DE102009033449A1

DE102009033449A1 - Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor und Verfahren zum Konfigurieren einer Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor

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Publication number: DE102009033449A1
Application number: DE102009033449A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Förster; Marco Well; Gunther Wolfarth
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: US7924065B2; US20100014202A1; DE102009033449B4

Abstract

Es werden eine Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor und ein Verfahren zum Konfigurieren einer Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor beschrieben. Eine integrierte Schaltung umfasst eine Steuerschaltung (2) für einen Leistungs-Feldeffekttransistor (3), wobei die integrierte Schaltung einen ersten Eingang (202) zum Empfangen eines Steuersignals (CE) und einen Ausgang zum Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors (3) aufweist. Die Steuerschaltung besitzt ferner eine Treiberschaltung zum Vorsehen eines Spannungspegels am Ausgang in Abhängigkeit vom Steuersignal. Ein zweiter Eingang dient zum Empfangen eines Konfigurationssignals. Das zum Konfigurieren des Spannungspegels dienende Konfigurationssignal wird von der Treiberschaltung in Abhängigkeit vom Steuersignal zur Verfügung gestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor und ein Verfahren zum Konfigurieren einer Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor (FET). Leistungs-Feldeffekttransistoren sind durch eine hohe Stabilität gegenüber hohen Spannungen und hohen Strömen gekennzeichnet. Während Leistungstransistoren in integrierte Schaltungen integriert sind, sind die Steuerschaltungen, die die Leistungstransistoren ein- und ausschalten, oft in separate integrierte Schaltungen integriert, um die Temperatur der integrierten Schaltungen zu begrenzen. Bei Leistungstransistoren kann es sich um unterschiedliche Typen handeln, d. h. n-Kanal-Typen oder p-Kanal-Typen, wobei diese eine zusätzliche Schutzschaltung aufweisen können. Diese Leistungstransistoren mit Schutzschaltung werden als geschützte Feldeffekttransistoren bezeichnet.
Leistungs-MOSFET-Transistoren (Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistoren) sind durch eine Obergrenze für die Gate-Source-Spannung spezifiziert. Wenn ein Nutzer eine falsche Steuerschaltung oder die falsche Spannungsversorgung wählt, kann der Leistungs-MOSFET-Transistor zerstört werden.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor zu schaffen, bei der das Risiko der Auswahl einer falschen Steuerschaltung verringert ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung betrifft die Schaffung eines Verfahrens zum Konfigurieren einer Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor.
Diese Ziele werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen betreffen die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Es wird eine integrierte Schaltung vorgesehen, die eine Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor aufweist und einen ersten Eingang zum Empfangen eines Steuersignals sowie einen Ausgang zum Einschalten und Ausschalten des Feldeffekttransistors besitzt. Die Steuerschaltung umfasst des Weiteren eine Treiberschaltung zum Vorsehen eines Spannungspegels am Ausgang in Abhängigkeit vom Steuersignal. Ein zweiter Eingang ist zum Empfangen eines Konfigurationssignals vorgesehen. Das Konfigurationssignal zum Konfigurieren des Spannungspegels wird von der Treiberschaltung in Abhängigkeit vom Steuersignal zur Verfügung gestellt.
Die vorgeschlagene Steuerschaltung ermöglicht das Betreiben eines Steueranschlusses von Feldeffekttransistoren (FET's), wodurch der Spannungspegel konfigurierbar wird. Mit anderen Worten, wenn die Spannungspegel für einen p-Kanal-Transistor konfiguriert sind, schaltet ein niedriger Spannungspegel am Ausgang den Transistor ein. Im Gegensatz dazu schaltet bei einer n-Kanal-Konfiguration ein hoher Spannungspegel den Transistor ein. Es ist auch möglich, die Spannungspegel an die Lastkonfiguration des Transistors anzupassen, d. h. wenn der Transistor als Schalter auf der hohen Seite oder als Schalter auf der niedrigen Seite geschaltet wird.
Die Steuerung des externen Transistors mit einer programmierbaren Push-Pull(Gegentakt)-Stufe

– ist eine Allzweckmethode zur Steuerung von p-Kanal- und n-Kanal-Transistoren,
– kann in einfacher Weise Anwendung finden, da die integrierte Schaltung durch Software konfigurierbar ist,
– trägt dazu bei, aufgrund der integrierten generischen Lösung die Anzahl der Komponenten zu verringern,
– verringert den Zeitaufwand, indem die gleiche Lösung für unterschiedliche Anwendungsfälle eingesetzt wird,
– reduziert die Kosten durch die Integration der Steuerschaltung.

Bei einer Ausführungsform umfasst die integrierte Schaltung einen dritten Eingang zum Empfangen eines Feedbacksignals von einem Anschluss des Feldeffekttransistors. Mit Hilfe dieses Feedbacksignals können beispielsweise Überlaststrombedingungen detektiert werden, um den Transistor wieder auszuschalten.
Wenn der zweite Eingang zum Empfangen von seriellen Bussignalen konfiguriert ist, kann die Anzahl der Eingangspins reduziert werden. Da die Konfiguration in der Anwendung fixiert ist, ist die für die Konfiguration erforderliche Zeit nicht so kritisch.
Bei einer Ausführungsform umfasst die integrierte Schaltung eine Diagnoseschaltung, die an den dritten Eingang angeschlossen und so konfiguriert ist, dass sie den Strom durch die Last oder die Spannung an der Last misst, wobei die Last vom Feldeffekttransistor betrieben wird. Die Diagnoseschaltung kann zum Überprüfen verwendet werden, ob der Transistor noch funk tioniert oder ob andere Bedingungen vorhanden sind, die den Transistor zerstören können. Die Diagnoseschaltung prüft normalerweise auch, ob die Last noch angeschlossen und in einem sicheren Betriebszustand steuerbar ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine erste Schutzvorrichtung vorgesehen, um ein Unterschießen am Ausgang der Treiberschaltung zu verhindern. Die erste Schutzschaltung ist zwischen die erste Stromversorgung und den Ausgang der Treiberschaltung geschaltet. Eine zweite Schutzvorrichtung ist vorgesehen, um ein Überschießen am Ausgang der Treiberschaltung zu verhindern. Die zweite Schutzschaltung ist zwischen die zweite Stromversorgung und den Ausgang der Treiberschaltung geschaltet. Die Schutzvorrichtungen schützen die Gate-Anschlüsse des Feldeffekttransistors und können wahlweise vorgesehen werden, wenn sie benötigt werden, insbesondere für den p-Kanal- oder insbesondere für den n-Kanal-Transistor.
Die integrierte programmierbare Gate-Schutzschaltung für externe Transistoren

– ist eine Allzweckeinrichtung für den Schutz von p-Kanal/n-Kanal-Transistoren,
– kann in einfacher Weise verwendet werden, da die integrierte Schaltung durch Software konfigurierbar ist,
– trägt dazu bei, aufgrund der integrierten generischen Lösung die Anzahl der Komponenten zu verringern,
– verringert die Zeit durch Verwendung der gleichen Lösung für unterschiedliche Anwendungsfälle,
– reduziert die Kosten durch Integration der Steuerschaltung.

Bei einer Ausführungsform umfasst die integrierte Schaltung eine Push-Pull(Gegentakt)-Stufe mit einem Push-Transistor zum Schalten des Ausgangs an einen ersten Versorgungsknotenpunkt und einem Pull-Transistor zum Schalten des Ausgangs an einen zweiten Versorgungsknotenpunkt.
Wenn die integrierte Schaltung einen nichtflüchtigen Speicher zum Speichern der Konfiguration des Spannungspegels aufweist, der von der Treiberschaltung in Abhängigkeit vom Steuersignal betrieben wird, muss die Konfiguration nicht wiederholt werden, wenn die integrierte Schaltung von der Stromversorgung getrennt wurde.
Die Erfindung betrifft ferner eine elektronische Schaltung mit der vorstehend beschriebenen integrierten Schaltung sowie einen Leistungs-MOSFET-Transistor mit einem Gate-, Source- und Drain-Anschluss. Der Gate-Anschluss ist an den Ausgang der integrierten Schaltung geschaltet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Konfigurieren einer Steuerschaltung für einen Leistungs-MOSFET-Transistor, das die folgenden Schritte umfasst:

– Vorsehen einer vorstehend beschriebenen elektronischen Schaltung und
– Programmieren der Spannungspegel am Ausgang der Steuerschaltung durch Anlegen eines Konfigurationssignals an den zweiten Eingang der Steuerschaltung.

Ausführungsformen der Erfindung werden mit Hilfe der Figuren erläutert. Hiervon zeigen:
1 eine elektronische Schaltung, die eine Steuerschaltung und einen Feldeffekttransistor aufweist,
2 Einzelheiten der Steuerschaltung der 1,
3 weitere Einzelheiten der Steuerschaltung der 1,
4 zusätzliche Einzelheiten der Steuerschaltung der 1,
5 eine elektronische Schaltung mit einer Steuerschaltung gemäß 2 in einer ersten Ausführungsform,
6 eine elektronische Schaltung mit einer Steuerschaltung gemäß 2 in einer zweiten Ausführungsform,
7 eine dritte Ausführungsform einer elektronischen Schaltung mit einer Steuerschaltung gemäß 2 und
8 eine vierte Ausführungsform einer elektronischen Schaltung mit einer Steuerschaltung gemäß 2.
1 zeigt eine elektronische Schaltung 1 mit einem Leistungs-MOSFET-Transistor 3 und einer Steuerschaltung 2 für diesen Leistungs-MOSFET-Transistor 3. Die Steuerschaltung 2 empfängt ein Steuersignal CE an einem ersten Eingang 201. Dieses Steuersignal CE zeigt an, ob der MOSFET-Transistor 3 eingeschaltet oder ausgeschaltet sein sollte. Die Steuerschaltung 2 umfasst ferner einen zweiten Eingang 202 zum Empfangen eines Konfigurationssignals ISW. Das Konfigurationssignal ISW kann über einen direktionalen seriellen Bus zugeführt werden.
Bei dem Eingang 202 handelt es sich um eine Software-Schnittstelle, über die die Konfiguration eines MOSFET-Typs programmiert wird.
Die unterschiedlichen Typen sind: n-Kanal-Transistor, p-Kanal-Transistor und Logikpegel-Transistor. Durch das Signal ISW können zusätzliche Informationen darüber, wie die vom MOSFET-Transistor 3 betriebene Last gemessen wird, in die Steuerschaltung 2 programmiert werden. Bei der Last kann es sich beispielsweise um eine Heizung eines Lambda-Sensors einer Verbrennungsmaschine handeln.
Der Ausgang 204 der Steuerschaltung 2 versorgt den Steuereingang des Transistors 3. Der Steuereingang des Transistors 3 kann der Gate-Anschluss eines n-Kanal- oder eines p-Kanal-Transistors sein. Der Ausgang kann ferner einen Steuereingang des Transistors 3 betreiben, der über eine zusätzliche Schaltung an den Gate-Anschluss angeschlossen ist, wenn es sich bei dem Transistor 3 um einen sogenannten Logikpegel-Transistor handelt. Ein Logikpegel-Transistor umfasst nicht nur den Transistor selbst, sondern auch weitere Komponenten, die den Transistor schützen. Solche Transistoren werden auch als „geschützte FET's” oder „smart FET's” bezeichnet. Im Falle der geschützten FET's ist der Steuereingang des Transistors 3 der Eingang für eine Schaltung, die den Gate-Anschluss des Transistors 3 steuert.
An ihrem Ausgang 204 versorgt die Steuerschaltung 2 den Transistor 3 mit dem erforderlichen elektrischen Spannungsniveau und dem erforderlichen Treiberstrom.
Am Eingang 203 empfängt die Steuerschaltung 2 ein Feedbacksignal DIAG für Messzwecke.
2 zeigt Einzelheiten der in 1 dargestellten Steuerschaltung. Die Steuerschaltung 2 ist in einen Analogschaltungsteil 20 und einen Logikblock 22 unterteilt. Der Logikblock 22 empfängt das Steuersignal CE, das Konfigurationssignal ISW und das Feedbacksignal DIAG. Er steuert den Analogschaltungsteil 20, der das Ausgangssignal am Ausgang 204 zur Verfügung stellt.
3 zeigt weitere Einzelheiten der elektronischen Schaltung 1 der 1. Die Steuerschaltung 2 umfasst einen Digitalblock 21, einen Diagnoseblock 23, einen Vortreiber 24, eine Push-Pull(Gegentakt)-Stufe 25 und einen programmierbaren Gateschutz 26. Der Diagnoseblock 23 empfängt das Feedbacksignal DIAG und ist bidirektional an den Digitalblock 21 angeschlossen. Der Digitalblock 21 steuert den Vortreiber 24.
Die Push-Pull(Gegentakt)-Stufe 25 umfasst einen ersten n-Kanal-MOSFET-Transistor T1 und einen zweiten n-Kanal-MOSFET-Transistor T2. Die Transistoren T1 und T2 sind in Reihe geschaltet, so dass der Source-Anschluss des zweiten Transistors T2 an Erde 36 gelegt ist, während sein Drain-Anschluss an den Source-Anschluss des ersten Transistors T1 angeschlossen ist, dessen Drain-Anschluss an den Versorgungsknotenpunkt VPAT geschaltet ist. Der Ausgang 204 ist an den Source-Anschluss des ersten Transistors T1 angeschlossen. Die Gate-Anschlüsse des ersten Transistors T1 und des zweiten Transistors T2 der Push-Pull(Gegentakt)-Stufe werden vom Vortreiber 24 separat betrieben.
Der Gate-Schutz 26 besitzt eine erste Zenerdiode D1, einen ersten Schalter S1, einen zweiten Schalter S2 und eine zweite Zenerdiode D2. Diese Komponenten D1, S1, S2 und D2 sind in Reihe geschaltet, so dass die Kathode der ersten Zenerdiode D1 an den Versorgungsknotenpunkt VBAT und die Anode der ersten Zenerdiode D1 an einen ersten Anschluss des ersten Schalters S1 angeschlossen sind. Der zweite Anschluss des ersten Schalters S1 ist an einen ersten Anschluss des zweiten Schalters S2 geschaltet. Die Kathode der zweiten Zenerdiode D2 steht mit dem zweiten Anschluss des zweiten Schalters S2 in Verbindung. Die Anode der zweiten Zenerdiode D2 ist an Erde 36 gelegt. Der Ausgang 204 ist an den zweiten Anschluss des ersten Schalters S1 angeschlossen. Der Gate-Schutz 26 kann auch mit Transistoren oder einer anderen komplexen Schaltung verwirklicht werden. Die Steueranschlüsse des ersten Schalters S1 und des zweiten Schalters S2 der Push-Pull(Gegentakt)-Stufe werden vom Vortreiber 24 separat betrieben.
Tabelle 1 zeigt, wie der Vortreiber 24 in Abhängigkeit vom Konfigurationssignal ISW programmiert ist. Wenn das Konfigurationssignal ISW den Vortreiber 24 für einen n-Kanal-Transistortyp konfiguriert, werden der erste Transistor T1 und der zweite Schalter S2 eingeschaltet, wenn das Steuersignal CE anzeigt, dass der Transistor 3 eingeschaltet werden sollte. Wenn das Steuersignal CW anzeigt, dass der Transistor ausgeschaltet werden sollte, werden der zweite Transistor T1 und der zweite Schalter S1 eingeschaltet, während der erste Transistor T1 und der erste Schalter S1 ausgeschaltet werden.

Transistortyp Signal CE T1 T2 S1 S2

n-Kanal ein ein aus aus ein

aus aus ein aus ein

p-Kanal ein aus ein ein aus

aus ein aus ein aus
Für einen p-Kanal-Transistor werden der zweite Transistor T2 und der erste Schalter S1 eingeschaltet, wenn das Steuersignal CE die Steuerschaltung zum Einschalten des p-Kanals ansteuert. In diesem Fall werden der erste Transistor T1 und der zweite Schalter S2 ausgeschaltet.
Wenn das Steuersignal CE ein Signal zum Ausschalten des Transistors abgibt, werden der erste Transistor T1 und der erste Schalter S1 ausgeschaltet, während der zweite Transistor T2 und der zweite Schalter S2 ausgeschaltet sind. Wenn der Transistor T1 eingeschaltet wird, beträgt der Spannungspegel nicht mehr als 10 V. Wenn der zweite Transistor T2 eingeschaltet wird, steht im Falle einer n-Kanal-Konfiguration am Ausgang 204 ein Spannungspegel von 0 zur Verfügung. Im Falle einer p-Kanal-Konfiguration steht eine Spannung von nicht weniger als –10 V der Gate-Source-Spannung zur Verfügung.
Der Pegel der Ausgangsspannung, der die Schnittstelle zum externen Transistor 3 bildet, ist so ausgewählt, dass die Gate-Source-Spannung des externen Transistors 3 in einem Bereich von +8 bis 10 V oder in einem Bereich von –8 bis –10 V bei Span nungsversorgungen > 8 V liegt. Für Batteriespannungen unter 8 V wird ein Spannungsabfall durch die Treiberstufe von weniger als 0,5 V garantiert, um den EIN-Zustand des Transistors bis herunter auf eine Systemspannung von 4,5 V zu halten. Dies ermöglicht die Steuerung von älteren Transistorgenerationen und die Steuerung von neueren Transistorgenerationen, bei denen die maximale Gate-Source-Spannung bei +/–20 V liegt. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass diverse Transistorgenerationen und Transistortypen ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Schaltungsaufwandes gesteuert werden können.
Wenn der erste Schalter S1 geschlossen wird, sieht die erste Zenerdiode D1 einen Schutz des Ausgangs 204 gegen ein Unterschießen vor, da die Zenerdiode D1 die Spannung am Ausgang 204 auf eine Minimalspannung von –10 V unter VBAT begrenzt. Wenn daher der zweite Schalter S2 geschlossen wird, wird die Maximalspannung am Ausgang 204 auf eine Maximalspannung von 10 V begrenzt, wobei 10 V die maximale Zenerspannung der zweiten Zenerdiode D2 darstellt.
4 zeigt weitere Einzelheiten der Steuerschaltung 2. Der Digitalblock 21 betreibt den Analogblock 19, der den Vortreiber 24, die Push-Pull(Gegentakt)-Stufe 25, eine Ladungs/Entladungsschaltung 31 und den Diagnoseblock 23 enthält. Der Digitalblock 21 liefert die Steuersignale spi_profet6, gate_drive6, spi_config6 und spi_enable6, die vom Vortreiber 24 empfangen werden. Das Signal spi_enable6 steuert beispielsweise, ob sich der Ausgang OUT in einem Tri-Zustand befindet oder ob er aktiv von der Push-Pull(Gegentakt)-Stufe 25 betrieben wird.
Wenn spi_enable6 0 beträgt, befindet sich das Ausgangssignal OUT im Tri-Zustand. Wenn spi_enable6 1 ist, ist der Ausgang OUT aktiv. Der Digitalblock 21 liefert ferner die Signale fastcharge6 und fastdischarge6 zum Betreiben der Ladungs/Entladungsschaltung 31.
Das vom Digitalblock 21 gelieferte Signal spi_hi_diag steuert den Vorspannungsstrom für das Signal DIAG.
Die Diagnoseschaltung 23 umfasst die Differentialverstärker 231, 232, 233 und 234. Die invertierenden Eingänge der Differentialverstärker 231 und 332 empfangen das Feedbacksignal DIAG, während sie an ihrem nichtinvertierenden Eingang die Vorspannungen VOL und VLV empfangen.
Die Differentialverstärker 233 und 234 empfangen den Vorspannungsstrom IOC an ihren invertierenden Eingängen und das Feedbacksignal SENS an ihren nichtinvertierenden Eingängen. Der Differentialverstärker 233 empfängt das Feedbacksignal SBAT als ein Referenzsignal, während der Komparator 234 das Signal SGND als Referenzsignal empfängt.
Die Ausgangssignale der Differentialverstärker 233 und 234 werden dem digitalen Komparatorblock 235 zugeführt, der das Signal oc_comp6 dem Digitalblock 21 zuführt. Die Ausgangssignale der Differentialverstärker 231 und 232 vol_comp6, v_comp6 werden ebenfalls dem Digitalblock 21 zugeführt.
5 zeigt eine erste Ausführungsform der elektronischen Schaltung 1 mit einer Steuerschaltung 20, die einen Standard p-Kanal-MOSFET-Transistor T betreibt, der als Schalter auf der hohen Seite wirkt. Der Ausgang OUT der Steuerschaltung 20 steht über einen Widerstand R1 mit dem Gate-Anschluss des Transistors T in Verbindung. Der Gate-Anschluss wird über den Widerstand R2 auf die Batteriespannung Vbr weiter vorgespannt.
Der Souce-Anschluss des Transistors T ist über einen Nebenschlusswiderstand RS an die Batteriespannung Vbr gelegt. Der Drain-Anschluss steht mit dem Knotenpunkt K in Verbindung. Eine induktive Last L, eine Diode D und ein Kondensator C sind zwischen Erde 36 und den Knotenpunkt K parallel geschaltet. Das Potential am Knotenpunkt K wird als Feedbacksignal DIAG zur Steuerschaltung 20 zurückgeführt. Das Feedbacksignal SGND ist an Erde 36 gelegt.
Die Spannung am Source-Anschluss des Transistors T wird als Signal SENS und die Batteriespannung als Signal SBAT zurückgeführt. Der Spannungsversorgungsknotenpunkt VBAT ist über einen 10 Ohm-Widerstand an die Batteriespannung Vbr gelegt. Der Spannungsversorgungsknoten VBAT ist an die Kathode der ersten Zenerdiode D1 und den Drain-Anschluss des ersten Transistors T1 der Steuerschaltung 20 geschaltet. Der Strom durch den Transistor T wird durch die Feedbacksignale SBAT und SENS gemessen. Die Spannungsdifferenz zwischen diesen Signalen wird gemessen und durch die Impedanz des Nebenschlusstransistors RS geteilt.
Um den Transistor T1 einzuschalten, wird eine Gate-Source-Spannung von –10 V von der Push-Pull(Gegentakt)-Stufe 25 zur Verfügung gestellt. Um den Gate-Anschluss des Transistors T gegenüber einem Überschießen zu schützen, wird der Schalter S1 geschlossen.
6 zeigt bei einer Ausführungsform, wie die Steuerschaltung 20 einen Standard-n-Kanal-Leistungstransistor T betreibt. Der Ausgang OUT 20 ist über den Widerstand R1 an den Gate-Anschluss des Transistors T geschaltet, wobei der Gate-Anschluss über den Widerstand R2 auch an Erde 36 vorgespannt wird. Der Source-Anschluss des Transistors T ist an einen Anschluss des Nebenschlusswiderstandes RS geschaltet. Der zweite Anschluss de Nebenschlusswiderstandes RS ist an Erde 36 gelegt. Die Last L und die Diode D sind zwischen der Batteriespannung Vbr und dem Drain-Anschluss des Transistors T parallel geschaltet.
Das Feedbacksignal SBAT ist an die Batteriespannung Vbr gelegt, und das Signal SGND ist an Erde gelegt. Das Feedbacksignal SENS ist an den Source-Anschluss gelegt, während das Signal DIAG an den Drain-Anschluss des Transistors T gelegt ist.
Um den Transistor T einzuschalten, wird eine Gate-Source-Spannung von +10 V vorgesehen.
Um den Strom durch den Transistor T zu messen, wird die Spannung des Signales SENS durch die Impedanz des Nebenschlusswiderstandes RS geteilt. Wenn der Strom durch den Transistor einen vorgegebenen Wert übersteigt, wird dieser Zustand vom Diagnoseblock 22 erfasst, der die Treiberschaltung 20 betreibt, um den Transistor T zu seinem Schutz auszuschalten.
7 zeigt eine dritte Ausführungsform einer elektronischen Schaltung mit einer Treiberschaltung 20, die einen geschützten n-MOSFET-Transistor betreibt, der an die Last L als Schalter der hohen Seite geschaltet ist. Der geschützte, in anderen Worten „smarte”, Transistor T ist eine zusätzliche Schaltung, die sicherstellt, dass der Transistor T nicht zerstört wird. Ein Überstromschutz ist bereits in den Transistor T integriert, so dass ein derartiger Schutz in der Steuerschaltung 20 nicht zur Verfügung gestellt werden muss. Das Signal SENS ist daher an Erde 36 gelegt. Die Last L, die Diode D und der Kondensator C sind zwischen dem Source-Anschluss des Transistors T und Erde 36 parallel geschaltet. Der Source-Anschluss des Transistors T steht mit dem Feedbacksignal DIAG in Verbindung.
Der Ausgang OUT ist an den Steuereingang des Transistors T geschaltet, welcher intern an den Gate-Anschluss des Transistors T angeschlossen ist.
8 zeigt eine vierte Ausführungsform einer elektronischen Schaltung mit einer Steuerschaltung 20, die einen geschützten n-Kanal-MOSFET-Transistor T betreibt. Der Unterschied gegenüber 6 besteht darin, dass der Ausgang OUT direkt an den Steuereingang des Transistors T angeschlossen ist. Wie in 7 ist das Feedbacksignal SENS an Erde 36 gelegt.
Die 5–8 zeigen, dass die gleiche Steuerschaltung 20 für eine Vielzahl von Transistortypen und Schaltungskonfigurationen, Schalter auf der hohen Seite und Schalter auf der niedrigen Seite, benutzt werden kann, indem das Konfigurationssignal ISW auf den richtigen Spannungspegel programmiert wird, um den Transistor T zu schalten und den Ausgang an die richtigen Schutzschaltungen anzuschließen.

Claims

Integrierte Schaltung mit einer Steuerschaltung (2) für einen Leistungs-Feldeffekttransistor (3), wobei die integrierte Schaltung umfasst: – einen ersten Eingang (201) zum Empfangen eines Steuersignals (CE), – einen Ausgang (204) zum Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors (3), – eine Treiberschaltung (24, 25) zum Vorsehen eines Spannungspegels am Ausgang in Abhängigkeit vom Steuersignal (CE), – einen zweiten Eingang (202) zum Empfangen eines Konfigurationssignals (ISW), das zum Konfigurieren des Spannungspegels dient und von der Treiberschaltung (24, 25) in Abhängigkeit vom Steuersignal (CE) zur Verfügung gestellt wird.
Integrierte Schaltung (2) nach Anspruch 1, die des Weiteren einen dritten Eingang (203) zum Empfangen eines Feedbacksignals (DIAG) von einem Anschluss des Feldeffekttransistors (3) aufweist.
Integrierte Schaltung (2) nach Anspruch 1, bei der das Konfigurationssignal die Information über den Typ des Feldeffekttransistors zur Verfügung stellt.
Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem zweiten Eingang (202) zum Empfangen eines seriellen Bussignals.
Integrierte Schaltung (2) nach Anspruch 2, die des Weiteren eine Diagnoseschaltung (23) aufweist, die an den dritten Eingang (203) geschaltet und so konfiguriert ist, dass sie den Strom durch die Last oder die Spannung der Last misst, wobei die Last vom Feldeffekttransistor betrieben wird.
Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die des Weiteren umfasst: – eine erste Schutzschaltung (D1) zum Verhindern eines Unterschießens am Ausgang (204) der Treiberschaltung (20), die selektiv zwischen eine erste Stromversorgung (VBAT) und den Ausgang (204) der Treiberschaltung (20) geschaltet ist, – eine zweite Schutzvorrichtung (D2) zum Verhindern eines Überschießens am Ausgang (204) der Treiberschaltung (20), die selektiv zwischen eine zweite Stromversorgung (36) und den Ausgang (204) der Treiberschaltung (20) geschaltet ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 6, bei der – die Wahl, ob die erste Schutzschaltung zwischen eine erste Stromversorgung (VBAT) und den Ausgang (204) der Treiberschaltung (20) geschaltet ist, – und die Wahl, ob die zweite Schutzvorrichtung (D2) zwischen eine zweite Stromversorgung (36) und den Ausgang (204) der Treiberschaltung (20) geschaltet ist, durch das Konfigurationssignal (ISW) konfigurierbar sind.
Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die eine Push-Pull(Gegentakt)-Stufe (25) mit einem Push-Transistor (T1) zum Anschließen des Ausgangs (204) an einen ersten Versorgungsknotenpunkt und mit einem Pull-Transistor (T2) zum Anschließen des Ausgangs (204) an einen zweiten Versorgungsknotenpunkt (36) umfasst.
Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem nichtflüchtigen Speicher zum Speichern der Konfiguration des Spannungspegels, der von der Treiberschaltung (24, 25) in Abhängigkeit vom Steuersignal (CE) zur Verfügung gestellt wird.
Elektronische Schaltung (1) mit – einer integrierten Schaltung nach einem der Ansprüche 1–9 und – einem Leistungs-MOSFET-Transistor mit einem Gate-Anschluss, einem Source-Anschluss und einem Drain-Anschluss, wobei der Gate-Anschluss an den Ausgang (203) der integrierten Schaltung geschaltet ist.
Elektronische Schaltung (1) nach Anspruch 10, bei der der Spannungspegel am Ausgang (204) der Steuerschaltung (2) so für die Gate-Source-Spannung (UGS) programmiert ist, dass eine der nachfolgenden Bedingungen I und II zutrifft, wenn der Transistor (3) eingeschaltet ist: 8 V ≤ UGS ≤ 10 V, (I) –10 V ≤ UGS ≤ –8 V (II)
Verfahren zum Konfigurieren einer Steuerschaltung für einen Leistungs-MOSFET-Transistor mit den folgenden Schritten: – Vorsehen einer elektronischen Schaltung nach einem der Ansprüche 10 und 11 und – Programmieren der Spannungspegel am Ausgang der Steuerschaltung durch Anlegen eines Konfigurationssignales (ISW) an den zweiten Eingang (202) der Steuerschaltung (2).