DE102015104946B4

DE102015104946B4 - Elektronische Treiberschaltung und Verfahren

Info

Publication number: DE102015104946B4
Application number: DE102015104946.5A
Authority: DE
Inventors: Alexis Schindler; Markus Zannoth; Bernhard Wicht
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2021-08-26
Anticipated expiration: 2035-04-01
Also published as: DE102015104946A1; CN106027028A; US20160294384A1; CN106027028B; US9831856B2

Abstract

Treiberschaltung mit:einem Ausgang (OUT);einem ersten Ausgangstransistor (11) mit einem Steuerknoten (G11) und einer Laststrecke (D11-S11), wobei die Laststrecke (D11-S11) zwischen den Ausgang (OUT) und einen ersten Versorgungsknoten (11) geschaltet ist;einem Spannungsregler (3, 4), der dazu ausgebildet ist, eine Spannung (VDS11) über der Laststrecke des ersten Ausgangstransistors (11) zu regeln, wenn der erste Ausgangstransistor (11) eingeschaltet ist; undeinem ersten Treiber (21), der dazu ausgebildet ist, den ersten Ausgangstransistor (11) in Abhängigkeit von einem ersten Steuersignal (CS11) anzusteuern.

Description

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine elektronische Schaltung, insbesondere eine elektronische Treiberschaltung zum Ansteuern kapazitiver Lasten, wie beispielsweise das Gate eines Transistors.
MOS-Transistoren, wie beispielsweise MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors) oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), werden häufig in Kfz-Applikationen, industriellen Applikationen oder Applikationen im Bereich der Unterhaltungselektronik zum Ansteuern von Lasten, zur Leistungswandlung, oder ähnlichem verwendet. MOS-Transistoren sind spannungsgesteuerte Bauteile, welche eine interne Kapazität aufweisen (oft auch als Gate-Source-Kapazität bezeichnet), welche durch eine Gate-Elektrode, ein Gate-Dielektrikum, sowie Body- und Source-Gebiete gebildet wird. Der MOS-Transistor kann ein- und ausgeschaltet werden, indem die interne Kapazität geladen oder entladen wird, wobei das Einschalten entweder das Laden oder das Entladen der internen Kapazität und das Ausschalten das entsprechend entgegengesetzte (Laden oder Entladen) der internen Kapazität aufweist. In einem MOS-Transistor vom Anreicherungstyp, beispielsweise, weist das Einschalten des MOS-Transistors das Laden der internen Kapazität und das Ausschalten des MOS-Transistors das Entladen der internen Kapazität auf. Es ist wünschenswert, diese MOS-Transistoren mit einer hohen Frequenz zu schalten, das heißt die interne Kapazität mit einer hohen Rate zu laden und entladen.
In TIETZE, U.; SCHENK, CH.: Halbleiter-Schaltungstechnik, 11. Auflage, Berlin Heidelberg New York: Springer, 1999 - ISBN 3-540-64192-0, Seite 961 ist ein linearer Spannungsregler beschrieben, der einen Emitterfolger aufweist.
Die DE 101 27 868 A1 zeigt in 4 eine Halbbrückenschaltung mit einem High-Side-Transistor und einem Low-Side-Transistor, die jeweils als IGBT ausgebildet sind. Zur Spannungsversorgung einer Treiberschaltung des High-Side-Schalters ist eine Bootstrapschaltung mit einer Diode und einem Bootstrap-Kondensator, ein weiterer Kondensator und ein Strombegrenzer vorgesehen. Der weitere Kondensator ist zwischen Versorgungsanschlüsse der Treiberschaltung geschaltet und kann über den Strombegrenzer aus dem Bootstrap-Kondensator geladen werden.
Die DE 11 2007 002 270 T5 beschreibt eine Halbbrückenschaltung mit einem High-Side-Transistor und einem Low-Side- Transistor, die jeweils als IGBT ausgebildet sind. Eine Treiberschaltung zur Ansteuerung des Low-Side- Transistors umfasst eine Halbbrücke mit zwei komplementären Bipolartransistoren, die gemeinsam angesteuert sind und von denen einer zwischen einen Gateknoten des Low-Side- Transistors und einen Knoten für ein positives elektrisches Potential und einer zwischen einen Gateknoten des Low-Side- Transistors und einen Knoten für ein negatives elektrisches Potential geschaltet ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine elektronische Treiberschaltung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, kapazitive Lasten mit einer hohen Frequenz ansteuern kann, und ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch eine Treiberschaltung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.
Eine Ausführungsform betrifft eine elektronische Schaltung. Die elektronische Schaltung weist einen Eingang, der dazu ausgebildet ist ein Eingangssignal zu empfangen, einen Ausgang, der dazu ausgebildet ist mit einer Last verbunden zu werden, einen Ausgangstransistor mit einer Laststrecke und einem Steuerknoten, wobei die Laststrecke zwischen den Ausgang und einen ersten Versorgungsknoten geschaltet ist, und einen Ansteuertransistor auf, welcher eine Laststrecke und einen Steuerknoten aufweist, wobei die Laststrecke mit dem Steuerknoten des Ausgangstransistors verbunden ist. Ein erster elektronischer Schalter ist in Serie mit der Laststrecke des Ansteuertransistors geschaltet. Eine Vorspannungsschaltung (engl. biasing circuit) mit einer internen Impedanz ist zwischen den Ansteuerknoten des Ansteuertransistors und den ersten Versorgungsknoten geschaltet. Die elektronische Schaltung weist weiterhin eine Steuerschaltung auf, die dazu ausgebildet ist, das Eingangssignal zu empfangen und den ersten elektronischen Schalter basierend auf dem Eingangssignal anzusteuern.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren. Das Verfahren weist das Ansteuern eines ersten Ausgangstransistors, welcher mit einem Ausgang einer Treiberschaltung verbunden ist, mittels eines ersten Treibers basierend auf einem ersten Steuersignal, und das Steuern einer Spannung über die Laststrecke des ersten Ausgangstransistors mit einem Spannungsregler auf.
Beispiele werden im Folgenden unter Bezug auf die Figuren erläutert. Die Figuren dienen dazu, bestimmte Grundsätze darzustellen, so dass nur solche Aspekte dargestellt sind, welche für das Verständnis dieser Grundsätze erforderlich sind. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu. In den Figuren beziehen sich die selben Bezugszeichen auf gleiche Merkmale.

1 zeigt eine elektronische Treiberschaltung mit einem Ausgangstransistor und einem Spannungsregler, gemäß einer Ausführungsform;
2 welche die 2A-2B umfasst, zeigt Zeitdiagramme eines Ausgangsstromes der Treiberschaltung aus 1 und eine herkömmliche Treiberschaltung;
3 zeigt eine Ausführungsform eines Treibers des Ausgangstransistors;
4A-4B zeigen verschiedene Ausführungsformen einer Stromquelle in dem Treiber aus 3;
5 zeigt eine Ausführungsform zum Verändern eines Ausgangsstromes der Treiberschaltung, basierend auf Lastparametern;
6 zeigt eine Ausführungsform eines Treibers des Ausgangstransistors;
7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Treibers des Ausgangstransistors;
8 zeigt eine Ausführungsform eines Verstärkers in dem Treiber aus 7;
9 zeigt eine Ausführungsform einer Stromquelle in dem Treiber in 8;
10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Stromquelle in dem Treiber aus 8;
11A-11B zeigen Ausführungsformen von Stromquellen in der Stromquelle aus 10;
12 zeigt Zeitdiagramme, welche eine Methode zum Betreiben der elektronischen Treiberschaltung aus 1 darstellen;
13 zeigt eine elektronische Treiberschaltung mit einer High-Side-Treiberschaltung und einer Low-Side-Treiberschaltung;
14 zeigt eine Ausführungsform der Low-Side-Treiberschaltung in größerem Detail;
15 zeigt eine Ausführungsform eines Treibers in der Low-Side-Treiberschaltung aus 9;
16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Treibers in der Low-Side-Treiberschaltung aus 9; und
17 zeigt eine elektronische Treiberschaltung mit einer Klemmschaltung gemäß einer Ausführungsform.

In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen. Die Figuren bilden einen Teil der Beschreibung und zeigen zur Veranschaulichung bestimmte Ausführungsformen, in welchen die Erfindung Verwendung finden kann. Es versteht sich, dass die Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht anders angegeben.
1 zeigt eine elektronische Treiberschaltung 100 gemäß einer Ausführungsform. Diese elektronische Treiberschaltung 100 ist dazu ausgebildet, eine Last anzusteuern, indem ein Ausgangstrom IOUT in die Last getrieben wird. Insbesondere ist die elektronische Treiberschaltung 100 dazu ausgebildet, eine kapazitive Last anzusteuern. Die kapazitive Last ist beispielsweise ein MOS-Transistor. Ein MOS-Transistor, wie beispielsweise ein MOSFET oder IGBT, ist ein spannungsgesteuertes Halbleiterbauelement, welches in Abhängigkeit eines Ladungszustandes einer internen Gate-Source-Kapazität ein- oder ausschaltet. Lediglich zum Zwecke der Illustration zeigt 1 eine kapazitive Last Z, welche als MOSFET implementiert ist, insbesondere als selbstsperrender n-Typ MOSFET. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Jegliche andere Art von MOS-Transistor kann ebenfalls von der elektronischen Treiberschaltung ansteuert werden. Die interne Gate-Source-Kapazität dieses MOSFETs wird durch einen Kondensator CGS repräsentiert, welche zwischen einen Gate-Knoten G und einen Source-Knoten S des MOSFETs Z geschaltet ist.
Bezugnehmend auf 1 weist die elektronische Treiberschaltung 100 einen Ausgang OUT auf, der dazu ausgebildet ist mit der Last Z verbunden zu werden und den Ausgangsstrom bereitzustellen. Für den Fall, dass die Last Z ein MOSFET ist (wie in 1 dargestellt) wird der Ausgang OUT der elektronischen Treiberschaltung 100 mit dem Gate-Knoten G des MOSFETs Z verbunden.
Die elektronische Treiberschaltung 100 weist weiterhin einen Ausgangstransistor 11, einen Spannungsregler 3, 4 und einen Treiber 21 auf. Der Ausgangstransistor 11 weist einen Steuerknoten G11 und eine Laststrecke auf, welche zwischen den Ausgang OUT und einen ersten Versorgungsknoten 1₁ geschaltet ist. Der Spannungsregler 3, 4 ist dazu ausgebildet, eine Spannung VDS11 über der Laststrecke des Ausgangstransistors 11 zu steuern, und der Treiber 21 ist dazu ausgebildet, den Ausgangstransistor 11 basierend auf einem ersten Steuersignal CS11 anzusteuern. In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist der Spannungsregler 3, 4 einen Regeltransistor 3 mit einem Steuerknoten G3 und einer Laststrecke auf. Die Laststrecke ist in Serie zu der Laststrecke des Ausgangstransistors 11 geschaltet, wobei eine Serienschaltung mit der Laststrecke des Regeltransistors 3 und der Laststrecke des Ausgangstransistors 11 zwischen den Ausgang OUT und einen ersten Versorgungsknoten 1₁ geschaltet ist. Der Spannungsregler 3, 4 weist weiterhin eine Vorspannungsquelle 4 (engl.: biasing voltage source) auf, welche zwischen den Steuerknoten G3 des Regeltransistors 3 und einen ersten Laststreckenknoten S11 des Ausgangstransistors geschaltet ist. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der erste Laststreckenknoten S11 des Ausgangstransistors 11 mit dem Ausgang OUT verbunden.
Die oben beschriebenen Schaltelemente, das heißt der Ausgangstransistor 11, der Spannungsregler 3, 4 und der Treiber 21 sind Teil einer ersten Treiberschaltung 101, welche im Folgenden kurz als erster Treiber oder High-Side-Treiber bezeichnet wird. Dieser erste Treiber 101 ist dazu ausgebildet, eine kapazitive Last zu laden, welche mit dem Ausgang OUT verbunden ist. Wenn, wie in 1 dargestellt, die Last Z ein MOS-Transistor ist, welcher mit einem Gate-Knoten G mit dem Ausgang OUT verbunden ist, ist die kapazitive Last die interne Gate-Source-Kapazität CGS des MOS-Transistors. Das Aufladen dieser internen Gate-Source-Kapazität CGS mit dem ersten Treiber 101 entspricht dem Einschalten des MOS-Transistors Z. Neben dem ersten Treiber 101, der dazu ausgebildet ist, die kapazitive Last zu laden (einen MOS-Transistor einzuschalten) kann die elektronische Schaltung 100 einen zweiten Treiber aufweisen (in 1 nicht dargestellt), der dazu ausgebildet ist, die kapazitive Last zu entladen (den MOS-Transistor auszuschalten). Ein solcher zweiter Treiber wird im Weiteren noch beschrieben. Wenn die elektronische Schaltung 100 die kapazitive Last auflädt, fließt der Ausgangsstrom IOUT in eine in 1 dargestellte Richtung, und wenn die elektronische Schaltung 100 die kapazitive Last entlädt, fließt der Ausgangsstrom IOUT in eine der in 1 dargestellten entgegengesetzte Richtung.
Der erste Treiber 101 lädt die kapazitive Last CGS auf (schaltet den MOS-Transistor Z ein) wenn der Ausgangstransistor 11 in einem Ein-Zustand ist (eingeschaltet ist). Der Betriebszustand (ein oder aus) des Ausgangstransistors 11 wird durch den Treiber 21 basierend auf dem ersten Steuersignal CS11 geregelt. Das erste Steuersignal CS11 kann zwei verschiedene Signalpegel annehmen, nämlich einen Ein-Pegel und einen Aus-Pegel, wobei der Treiber 21 dazu ausgebildet sein kann, den Ausgangstransistor 11 einzuschalten, wenn das Steuersignal CS11 den Ein-Pegel annimmt und den Ausgangstransistor 11 auszuschalten, wenn das Steuersignal CS11 den Aus-Pegel annimmt.
Eine Methode zum Betreiben des in 1 dargestellten ersten Treibers 101 wird im Folgenden beschrieben. Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, dass der Ausgangstransistor 11 und der Regeltransistor 3 jeweils ein MOSFET vom n-Typ sind, insbesondere ein selbstsperrender n-Typ MOSFET. In diesem Fall ist der Steuerknoten des Ausgangstransistors 11 der Gate-Knoten des MOSFETS, welcher den Ausgangstransistor bildet, und der Steuerknoten des Regeltransistors 3 ist der Gate-Knoten des MOSFETs, welcher den Regeltransistor 3 bildet. Weiterhin sind die Laststrecken des Ausgangstransistors 11 und des Regeltransistors 3 jeweils die Drain-Source-Strecke des MOSFETs, welcher den entsprechenden Transistor 11, 3 bildet. Bezugnehmend auf 1 ist der Source-Knoten S11 des MOSFETs, welcher den Ausgangstransistor 11 bildet (im Folgenden kurz als der Source-Knoten des Ausgangstransistors 11 bezeichnet) mit dem Ausgang OUT verbunden, und der Drain-Knoten D11 ist mit dem Source-Knoten S3 des MOSFETs, welcher den Regeltransistor 3 bildet (im Folgenden kurz als der Source-Knoten S3 des Regeltransistors 3 bezeichnet) verbunden. Der Drain-Knoten D3 des Regeltransistors 3 ist mit dem ersten Versorgungsknoten 1₁ verbunden und der Gate-Knoten G3 des Regeltransistors 3 ist mit der Vorspannungsquelle 4 verbunden.
Der Ausgangstransistor 11 weist parasitäre Kapazitäten auf. Zwei dieser parasitären Kapazitäten sind in 1 dargestellt, nämlich eine Gate-Source-Kapazität CGS11 zwischen dem Gate-Knoten G11 und dem Source-Knoten S11 und eine Gate-Drain-Kapazität CGD11 zwischen dem Gate-Knoten G11 und dem Drain-Knoten D11. Der Ausgangstransistor 11 weist weiterhin eine Drain-Source-Kapazität zwischen dem Drain-Knoten D11 und dem Source-Knoten S11 auf. Diese Drain-Source-Kapazität ist jedoch in 1 nicht explizit dargestellt. Ebenso sind parasitäre Kapazitäten des Regeltransistors 3 in 1 nicht dargestellt. Der Ladungszustand der Gate-Source-Kapazität CGS11 des Ausgangstransistors 11 oder eine Gate-Source-Spannung VGS11 über der Gate-Source-Kapazität CGS11 definiert den Betriebszustand des Ausgangstransistors 11. Der Betriebszustand des Ausgangstransistors kann einen Ein-Zustand, in welchem der Ausgangstransistor eingeschaltet ist, und einen Aus-Zustand aufweisen, in welchem der Ausgangstransistor ausgeschaltet ist. Der Ausgangstransistor 11 befindet sich in dem Ein-Zustand, wenn die Gate-Source-Kapazität CGS11 durch den Treiber 21 derart geladen wurde, dass die Gate-Source-Spannung VGS11 eine Schwellenspannung des Ausgangstransistors 11 erreicht hat. Der Ausgangstransistor 11 befindet sich in dem Aus-Zustand, wenn die Gate-Source-Kapazität CGS11 durch den Treiber 21 derart entladen wurde, so dass die Gate-Source-Spannung VCS11 unterhalb einer Schwellenspannung des Ausgangstransistors 11 liegt. Der Regeltransistor 3 befindet sich in dem Aus-Zustand, wenn die Gate-Source-Spannung VGS3, also die Spannung zwischen dem Gate-Knoten G3 und dem Source-Knoten S3, unterhalb der Schwellenspannung des Regeltransistors 3 liegt, und der Regeltransistor 3 befindet sich in dem Ein-Zustand, wenn die Gate-Source-Spannung VGS3 oberhalb der Schwellenspannung des Regeltransistors 3 liegt. Beispielsweise kann die Schwellenspannung des Ausgangstransistors 11 und des Regeltransistors 3 jeweils mehrere Volt betragen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform, welche im Folgenden noch beschrieben wird, weist der Ausgangstransistor 11 in dem Ein-Zustand verschiedene Betriebszustände bei verschiedenen Gate-Source-Spannungen VGS11 auf.
Wenn sich der Ausgangstransistor 11 in dem Aus-Zustand befindet, entspricht ein Spannungspegel der Drain-Source-Spannung VDS11, welche die Spannung zwischen dem Drain-Knoten D11 und dem Source-Knoten S11 ist, im Wesentlichen einem Spannungspegel der Vorspannung V4, welche durch die Vorspannungsquelle 4 bereitgestellt wird. In dem Ein-Zustand des Ausgangstransistors 11 treibt der Regeltransistor 3 einen Strom IDS11 durch den Ausgangstransistor 11, so dass die Drain-Source-Spannung VDS11 des Ausgangstransistors 11 im Wesentlichen konstant ist. Ein Pegel dieser Spannung VDS11 entspricht dem Pegel der Vorspannung V4 minus dem Pegel der Gate-Source-Spannung VGS3 des Regeltransistors 3. Da (wie in jedem MOSFET) der Strompegel des Stromes IDS11 durch den Regeltransistor 3 in dem Ein-Zustand des Regeltransistors 3 exponentiell von dem Pegel der Gate-Source-Spannung VGS3 abhängt, gibt es lediglich geringe Variationen der Gate-Source-Spannung VGS3, selbst wenn große Variationen des Stromes IDS11 auftreten können. Daher kann die Drain-Source-Spannung VDS11 des Ausgangstransistors 11 in dem Ein-Zustand des Regeltransistors 3 als im Wesentlichen konstant angenommen werden.
Das Regeln des Pegels der Drain-Source-Spannung VDS11 des Ausgangstransistors 11 durch den Regeltransistor 3 hat den Effekt, dass keine wesentliche Abnahme des Drain-Source-Stromes IDS11 (der Ausgangsstrom IOUT) aufgrund des sogenannten Miller-Effekts auftritt. Hierin liegt der Unterschied zu herkömmlichen Treiberschaltungen, welche keinen Regeltransistor aufweisen, was im Folgenden beschrieben wird.
Bevor der Ausgangstransistor 11 einschaltet, ist die Gate-Source-Spannung VGS11 im wesentlichen Null und der Pegel der Drain-Source-Spannung VDS11 entspricht im Wesentlichen dem Pegel der Vorspannung V4. Daher entspricht ein Pegel der Spannung zwischen dem Drain-Knoten D11 und dem Gate-Knoten G11 und über der Gate-Drain-Kapazität CGD11 im Wesentlichen dem Pegel der Vorspannung V4. Wenn der Treiber 21 basierend auf dem Steuersignal CS22 die Gate-Source-Kapazität CGS11 lädt, schaltet der Ausgangstransistor 11 ein, wenn der Pegel der Gate-Source-Spannung VGS11 über der Gate-Source-Kapazität CGS11 die Schwellenspannung erreicht.
Wird angenommen, dass der Regeltransistor 3 weggelassen wird, resultiert das Einschalten des Ausgangstransistors 11 in einer Verringerung der Drain-Source-Spannung VDS11. Da der Gate-Knoten G11 über die Gate-Drain-Kapazität CGD11 kapazitiv mit dem Drain-Knoten D11 verbunden ist, resultiert eine Verringerung der Drain-Source-Spannung VDS11 in einer Verringerung des elektrischen Potentials an dem Gate-Knoten G11 bis die Gate-Drain-Kapazität CGD11 entladen ist. Dies ist als Miller-Effekt bekannt und resultiert in einem Abfall des Stromes IDS11 durch den Ausgangstransistor 11. 2B zeigt ein Zeitdiagramm des Stromes IDS11 durch den Ausgangstransistor 11 in einer Treiberschaltung von dem in 1 dargestellten Typ, wenn der Regeltransistor 3 weggelassen wird.
Der Regeltransistor 3 verhindert, dass sich die Drain-Source-Spannung VDS11 des Ausgangstransistors 11 signifikant verringert (abfällt), wenn der Ausgangstransistor 11 einschaltet. Daher wird der Miller-Effekt im Wesentlichen verhindert, so dass kein wesentlicher Abfall des Drain-Source-Stromes IDS11 (des Ausgangsstromes IOUT) durch den Ausgangstransistor 11 auftritt, nachdem der Ausgangstransistor 11 einschaltet. 2A zeigt ein Zeitdiagramm des Stromes IDS11 durch den Ausgangstransistor 11 in dem ersten Treiber 101 aus 1.
3 zeigt eine Ausführungsform des Treibers 21, der den Ausgangstransistor 11 ansteuert. In dieser Ausführungsform weist der Treiber 21 einen Widerstand 211 auf, welcher in Serie zu einer Stromquelle 212 geschaltet ist. Der Widerstand 211 ist zwischen den Gate-Knoten G11 und den Source-Knoten S11 des Ausgangstransistors 11 geschaltet. Die Stromquelle 212 ist eine gesteuerte Stromquelle, welche durch ein erstes Steuersignal CS11 gesteuert wird. Die Stromquelle 212 ist zwischen den Widerstand 211 und einen zweiten Versorgungsknoten 1₂ geschaltet, an welchem ein Versorgungspotential V1₂ verfügbar ist. Dieses zweite Versorgungspotential V1₂ kann genauso groß sein, wie das erste Versorgungspotential V1₁ an dem ersten Versorgungsknoten 1₁ oder kann unterschiedlich zu dem ersten Versorgungspotential V1₁ sein. Gemäß einer Ausführungsform schaltet ein Ein-Pegel des Steuersignals CS11 die Stromquelle 212 ein, und ein Aus-Pegel des Steuersignals CS11 schaltet die Stromquelle 212 aus. Gemäß einer Ausführungsform ist ein Ausgangsstrom 1212 der Stromquelle 212 Null, wenn die Stromquelle 212 ausgeschaltet wurde und ein Strompegel des Ausgangsstroms 1212 unterscheidet sich von Null, wenn die Stromquelle 212 eingeschaltet wurde. Der Strompegel des Ausgangsstromes I212 in dem Ein-Zustand der Stromquelle 212 und ein Widerstandswert des Widerstands 211 bestimmen einen Betriebspunkt des Ausgangstransistors 11 in dem Ein-Zustand. Das heißt, dass der Pegel der Gate-Source-Spannung VGS11 des Ausgangstransistors 11 in dem stationären Zustand des Ausgangstransistors 11 im Wesentlichen gegeben ist durch: ${VGS11}_{ON} = R 211 \cdot I 212_{ON}$
wobei VGS11_ON der Pegel der Gate-Source-Spannung VGS11 in dem Ein-Zustand des Ausgangstransistors, R211 der Widerstandswert des Widerstands 211 und I212_ON der Strompegel des Stromes I212 in dem Ein-Zustand (aktivierter Zustand) der Stromquelle 212 ist.
4A zeigt eine Ausführungsform der steuerbaren Stromquelle 212. Diese Stromquelle 212 weist eine Serienschaltung mit einer Stromquelle 231, einem elektronischen Schalter 232 und einem Eingangstransistor eines ersten Stromspiegels 233 auf, wobei diese Serienschaltung zwischen einen dritten Versorgungsknoten 13, an welchem ein drittes Versorgungspotential V1₃ verfügbar ist, und einen vierten Versorgungsknoten 2₁ , an welchem ein viertes Versorgungspotential V2₁ verfügbar ist, geschaltet ist. Der vierte Versorgungsknoten 2₁ kann ein Masseknoten sein, und das vierte Versorgungspotential V2₁ kann ein Massepotential sein. Die Stromquelle 231 stellt einen Ausgangsstrom I231 bereit, welcher durch den elektronischen Schalter 232 und den Eingangstransistor des ersten Stromspiegels 233 fließen kann, wenn der elektronische Schalter 232 eingeschaltet ist. In der in 4A dargestellten Ausführungsform ist der elektronische Schalter 232 ein MOSFET, insbesondere ein MOSFET vom n-Typ, welcher durch ein erstes Steuersignal CS11 angesteuert wird. Der elektronische Schalter 232 befindet sich in dem Ein-Zustand wenn das Steuersignal CS11 einen Ein-Pegel annimmt und befindet sich in dem Aus-Zustand, wenn das Steuersignal CS 11 einen Aus-Pegel annimmt. Der erste Stromspiegel 233 weist weiterhin einen Ausgangstransistor auf. Dieser Ausgangstransistor ist in Serie zu einem Eingangstransistor eines zweiten Stromspiegels 234 geschaltet. Die Serienschaltung mit dem Ausgangstransistor des ersten Stromspiegels 233 und dem Eingangstransistor des zweiten Stromspiegels 234 ist zwischen den zweiten Versorgungsknoten 1₂ und den vierten Versorgungsknoten 2₁ geschaltet. In der in 4A dargestellten Ausführungsform sind der erste Versorgungsknoten 1₁ und der zweite Versorgungsknoten 1₂ identisch. Ein Ausgangstransistor des zweiten Stromspiegels ist in Serie zu dem Widerstand 211 geschaltet. Die Serienschaltung mit dem Widerstand 211 und dem Ausgangstransistor des zweiten Stromspiegels 234 ist zwischen den ersten Versorgungsknoten 1₁ (welcher zu dem zweiten Versorgungsknoten 1₂ in dieser Ausführungsform identisch ist) und den Ausgang OUT geschaltet.
In der in 4A dargestellten steuerbaren Stromquelle 212 ist der Strom I212, welcher im Weiteren als Ausgangsstrom der steuerbaren Stromquelle bezeichnet wird, Null, wenn das erste Steuersignal CS11 einen Aus-Pegel annimmt, welcher den elektronischen Schalter 232 ausschaltet. In diesem Fall ist der Strom durch den Eingangstransistor des ersten Stromspiegels 233 Null und in Folge dessen ist der Strom durch den Ausgangstransistor des ersten Stromspiegels 233 durch den Eingangstransistor des zweiten Stromspiegels 234 und durch den Ausgangstransistor des zweiten Stromspiegels 234 Null. Wenn das erste Steuersignal CS11 einen Ein-Pegel annimmt, entspricht ein Strom durch den Eingangstransistor des ersten Stromspiegels 233 dem Strom I231, welcher durch die Stromquelle 231 bereitgestellt wird. Ein Strompegel des Ausgangsstroms I212 ist proportional zu dem Strompegel des Stromes I231, wobei ein Proportionalitätsfaktor durch ein Stromspiegelverhältnis des ersten Stromspiegels 233 und ein Stromspiegelverhältnis des zweiten Stromspiegels 234 bestimmt wird. Wenn beispielsweise das Stromspiegelverhältnis des ersten Stromspiegels 233 1:m beträgt, und das Stromspiegelverhältnis des zweiten Stromspiegels 234 1:n beträgt, ist ein Pegel des Ausgangsstromes 1212 wie folgt: $I 212_{ON} = m \cdot n \cdot I 231_{ON}$
wobei I212_ON der Strompegel des Ausgangsstromes I212 ist, wenn das erste Steuersignal CS11 einen Ein-Pegel annimmt und der elektronische Schalter 232 eingeschaltet ist, und wobei I231_ON der Strompegel des Stromes I231 ist, welcher durch die Stromquelle 231 bereitgestellt wird.
In der in 4A dargestellten Ausführungsform sind der Eingangstransistor und der Ausgangstransistor des ersten Stromspiegels 233 als MOSFETs ausgebildet, insbesondere als n-Typ MOSFETs. Der Eingangstransistor und der Ausgangstransistor des zweiten Stromspiegels 234 sind als MOSFETs ausgebildet, insbesondere als p-Typ MOSFETs. Die jeweiligen Eingangstransistoren des ersten und des zweiten Stromspiegels 233, 234 sind als Diode geschaltet. Das heißt, dass der Gate-Knoten des entsprechenden Transistors mit dessen Drain-Knoten verbunden ist. Die Transistoren des ersten und des zweiten Stromspiegels 233, 234 als MOSFETs zu implementieren ist lediglich ein Beispiel. Andere Arten von Transistoren, wie beispielsweise Bipolartransistoren (BJT, engl.: Bipolar Junction Transistors) können stattdessen verwendet werden.
4B zeigt eine weitere Ausführungsform der steuerbaren Stromquelle 212. In dieser Ausführungsform ist die Stromquelle 231 in Serie zu einem ersten Transistor 235 geschaltet, welcher durch eine Spannung V237 über den ersten Widerstand 237 angesteuert wird. Dieser erste Widerstand 237 ist in Serie zu einem zweiten Transistor 236 geschaltet. Der erste Transistor 235 und der zweite Transistor 236 können jeweils als MOSFET ausgebildet sein. Eine Serienschaltung mit dem ersten Widerstand 237 und dem zweiten Transistor 236 ist zwischen den ersten oder zweiten Versorgungsknoten 1₁ , 1₂ und den vierten Versorgungsknoten 2₁ geschaltet. Ein Steuerknoten (Gate-Knoten) des zweiten Transistors 236 ist mit einem gemeinsamen Schaltungsknoten der Stromquelle 231 und des ersten Transistors 235 verbunden. Um durch die Spannung V237 über den ersten Widerstand 237 angesteuert zu werden, ist der Steuerknoten (Gate-Knoten) des ersten Transistors 235 mit einem gemeinsamen Schaltungsknoten des ersten Widerstands 237 und des ersten Transistors 236 verbunden. In dieser Schaltung treibt der zweite Transistor 236 einen Strom durch den ersten Widerstand 237, so dass die Spannung V237 über den ersten Widerstand 237 den ersten Transistor 235 in einem Betriebszustand steuert, in welchem der Strom I231, welcher durch die Stromquelle 231 bereitgestellt wird, durch den ersten Transistor 235 fließen kann. In anderen Worten, verhält sich der zweite Transistor 236 wie ein Regler, welcher die Gate-Source-Spannung des ersten Transistors 235 (welche der Spannung V237 entspricht) derart steuert, so dass sein Drain-Source-Strom dem Strom I231, welcher durch die Stromquelle 231 bereitgestellt wird, entspricht.
In der in 4B dargestellten Schaltung bilden ein dritter Transistor und ein Stromspiegel 234, welcher dem zweiten Stromspiegel 234 entspricht, der unter Bezugnahme auf 4A beschrieben wurde, einen Strom 1237 durch den ersten Widerstand auf den Strom 1212 durch den Widerstand 211, welcher den Ausgangstransistor 11 (in 4B nicht dargestellt) ansteuert, ab. Der dritte Transistor 238, welcher als MOSFET implementiert sein kann, ist in Serie zu dem Eingangstransistor des Stromspiegels 234 geschaltet. Ein Steuerknoten (Gate-Knoten) des dritten Transistors ist ebenfalls mit dem gemeinsamen Schaltungsknoten der Stromquelle 231 und des ersten Transistors 235 verbunden, so dass der zweite Transistor 236 und der dritte Transistor 238 an ihrem Steuerknoten (Gate-Knoten) das selbe elektrische Potential aufweisen. Ein zweiter Widerstand 239 ist in Serie zu dem dritten Widerstand 238 geschaltet. Der elektronische Schalter 232 ist in Serie zu dem dritten Transistor 238 und dem zweiten Widerstand 239 geschaltet.
Gemäß einer Ausführungsform sind der zweite Transistor 236 und der dritte Transistor 239 Transistoren vom selben Typ und haben die selbe Größe, und der erste Widerstand 237 und der zweite Widerstand 239 haben im Wesentlichen identische Widerstandswerte, das heißt, R237=R239, wobei R237 der Widerstandswert des ersten Widerstands 237 und R239 der Widerstandswert des zweiten Widerstands 239 ist. In diesem Fall, und unter der Annahme, dass der Einschaltwiderstand des elektronischen Schalters 232 vernachlässigbar im Vergleich zu dem Widerstand R239 des zweiten Widerstands 239 ist, entsprechen ein Strom 1239 durch den dritten Transistor 238 und den Eingangstransistor des Stromspiegels 234 dem Strom durch den ersten Widerstand 237, wenn der elektronische Schalter 232 eingeschaltet ist. Der Strom 1239 ist Null, wenn der elektronische Schalter 232 ausgeschaltet ist. Daraus resultiert, dass der Strom 1212 durch den Widerstand 211, welcher den Ausgangstransistor 11 ansteuert, proportional ist zu dem Strom 1237 durch den ersten Widerstand 239. Gemäß einer Ausführungsform werden die Widerstandswerte R237 und R211 der Widerstände 237, 211 und ein Stromspiegelverhältnis des Stromspiegels 234 aneinander angepasst, so dass die Spannung V211 über dem Widerstand 211 im Wesentlichen der Spannung V237 über dem ersten Widerstand 237 entspricht, das heißt, V211=V237. Wenn 1:m das Stromspiegelverhältnis des Stromspiegels 234 ist (so dass I212=m·I239) können im Wesentlichen identische Spannungen V211 und V237 erhalten werden, indem die Widerstandswerte R211, R237 derart gewählt werden, so dass der Widerstandswert R237 des ersten Widerstands 237 m mal der Widerstandswert des Widerstands R211 ist (R237= m·R211).
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Transistor 235 und der Ausgangstransistor 11 Transistoren vom selben Typ. In diesem Fall, und wenn die Spannungen V237, V211 im Wesentlichen identisch sind, ist der Strom IDS11 (siehe 1) durch den Ausgangstransistor 11 in dem stationären Zustand im Wesentlichen proportional zu dem Strom I231, welcher durch die Stromquelle 231 bereitgestellt wird. Strompegel dieser Ströme IDS11, I231 sind im Wesentlichen identisch, wenn die Transistoren 235, 11 die selbe Größe aufweisen, und der Strompegel des Stromes IDS11 ist ein Vielfaches des Strompegels des Stromes I231, wenn die Größe des Ausgangstransistors 11 ein Vielfaches von der Größe des ersten Transistors 235 ist. Daher kann durch die in 4B dargestellte, steuerbare Stromquelle 212 der Strom IDS11 durch den Ausgangstransistor 11 und somit auch der Ausgangsstrom eingestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Treiber 101 dazu ausgebildet, den Ausgangsstrom IOUT, welcher dem Drain-Source-Strom IDS11 des Ausgangstransistors 11 entspricht, in Abhängigkeit wenigstens eines Lastparameters zu variieren. Dies wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, welche Zeitdiagramme von drei verschiedenen Lastparametern und dem Ausgangsstrom IOUT darstellt. Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, dass eine Last Z ein MOSFET ist, und dass, Bezugnehmend auf 1, die Lastparameter dieses MOSFETs Z eine Gate-Source-Spannung VGS, eine Drain-Source-Spannung und ein Drain-Source-Strom IDS sind. Zeitdiagramme dieser Lastparameter sind in 5 dargestellt. Die in 5 dargestellten Zeitdiagramme zeigen schematisch den Schaltvorgang am MOSFET Z. Die Signalpegel von VGS, VDS und IDS die in einem Zeitdiagramm dargestellt sind, sind nicht maßstabsgetreu. Es wird weiterhin angenommen, dass die Laststrecke (Drain-Source-Strecke) des MOSFETs Z in Serie zu einer elektrischen Last (nicht dargestellt) geschaltet ist, und dass die Serienschaltung mit dem MOSFET Z und der elektrischen Last mit einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden ist. Die elektrische Last kann eine induktive Last, eine resistive Last oder eine kapazitive Last sein. Beispielsweise beziehen sich die Zeitdiagramme in 5 auf eine induktive Last.
Der MOSFET Z befindet sich in einem Aus-Zustand, wenn seine Gate-Source-Spannung VGS unterhalb einer Schwellenspannung liegt. Der MOSFET kann durch den ersten Treiber 101 in einen Ein-Zustand getrieben werden, indem die Gate-Source-Kapazität CGS mit dem Ausgangsstrom geladen wird. Das Treiben des MOSFETs Z in den Ein-Zustand kann verschiedene Stufen aufweisen, welche unter Bezugnahme auf 5 im Weiteren beschrieben werden. Die in 5 dargestellten Zeitdiagramme beginnen zu einem Zeitpunkt t0, zu welchem die Gate-Source-Spannung VGS Null ist, so dass sich der MOSFET Z in dem Aus-Zustand befindet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Drain-Source-Strom IDS Null und die Drain-Source-Spannung VDS weist ein Maximum auf, welches durch die Spannungsquelle (nicht dargestellt) bestimmt wird, mit welcher er verbunden ist. Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, dass der erste Treiber 101 zum Zeitpunkt t0 einschaltet, so dass, beginnend bei t0, ein Strompegel des Ausgangsstromes IOUT von Null verschieden ist und die Gate-Source-Kapazität CGS des MOSFETs Z auflädt. Ein Aufladen der Gate-Source-Kapazität CGS bewirkt eine Erhöhung der Gate-Source-Spannung VGS, während der Drain-Source-Strom IDS Null ist und die Drain-Source-Spannung VDS das Maximum aufweist, so lange die Gate-Source-Spannung VGS unterhalb der Schwellenspannung Vth liegt.
In 5 bezeichnet t1 einen Zeitpunkt, zu welchem der Spannungspegel der Gate-Source-Spannung VGS die Schwellenspannung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Drain-Source-Strom IDS zu fließen und ein Strompegel des Drain-Source-Stromes IDS beginnt sich zu erhöhen. Zunächst bleibt die Drain-Source-Spannung VDS im Wesentlichen auf dem Maximalwert, wenn der Drain-Source-Strom IDS beginnt, sich zu erhöhen. Ein Spannungspegel der Drain-Source-Spannung VDS beginnt sich zu verringern, wenn die Gate-Source-Spannung VGS einen maximalen Strompegel erreicht hat, zu welchem der Drain-Source-Strom IDS im Wesentlichen seinen Maximalpegel erreicht, welcher durch die Spannungsquelle und die Last bestimmt wird. Dies ist beginnend zum Zeitpunkt t2 in 5 dargestellt. Aufgrund des Miller-Effekts bleibt der Spannungspegel der Gate-Source-Spannung VGS im Wesentlichen konstant, solange sich die Drain-Source-Spannung VDS verringert. Zum Zeitpunkt t4, wenn der Pegel der Drain-Source-Spannung VDS ein Minimum erreicht, erhöht sich die Gate-Source-Spannung VGS weiter, bis sie zum Zeitpunkt t4 ein Maximum erreicht. Das Maximum der Gate-Source-Spannung VGS wird durch den ersten Treiber 101 bestimmt.
Bezugnehmend auf die oben stehenden Erläuterungen weist das Treiben des MOSFETs Z in den Ein-Zustand beispielsweise die folgenden vier Phasen auf: Eine erste Phase T1, zwischen t0 und t1, wenn sich der Pegel der Gate-Source-Spannung VGS erhöht, aber der Drain-Source-Strom IDS Null ist; eine zweite Phase T2, zwischen t1 und t2, wenn sich der Drain-Source-Strom IDS erhöht, aber die Drain-Source-Spannung VDS sich immer noch auf ihrem Maximalwert befindet; eine dritte Phase T3, zwischen t2 und t3, wenn sich die Drain-Source-Spannung VDS verringert; und eine vierte Phase T4, zwischen t3 und t4, wenn sich die Gate-Source-Spannung VGS weiter erhöht. Es kann wünschenswert sein, die Gate-Source-Kapazität CGS in der zweiten und der dritten Phase T2, T3 langsamer zu laden, als in der ersten und vierten Phase, um EMV-Probleme in solchen Phasen zu verhindern, in welchen sich der Drain-Source-Strom IDS und die Drain-Source-Spannung VDS verändern. Dies kann erreicht werden, indem in der ersten und vierten Phase T1, T4 der Ausgangsstrom IOUT einen ersten Strompegel IOUT₁ und in der zweiten und dritten Phase T2, T3 einen zweiten Strompegel aufweist, welcher geringer ist als der erste Strompegel. In der in 5 dargestellten Ausführungsform wird der Ausgangsstrom mit drei Strompegeln dargestellt, nämlich einem ersten Strompegel IOUT₁ in der ersten und vierten Phase T1, T4, einem zweiten Pegel IOUT₂, welcher geringer ist als der erste Pegel IOUT₁, in der dritten Phase T3 und einen dritten Pegel IOUT₃, welcher geringer ist als der zweite Pegel IOUT₂ in der zweiten Phase T2. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel, der Vorgang des Treibens des MOSFETs in den Ein-Zustand kann in mehr als vier Phasen aufgeteilt werden und es können mehr als drei verschiedene Strompegel gewählt werden.
In dem in 3 dargestellten ersten Treiber 101 kann der Ausgangsstrom IOUT (welcher dem Drain-Source-Strom IDS11 des Ausgangstransistors entspricht) variiert werden, indem die Gate-Source-Spannung VGS11 des Ausgangstransistors variiert wird. Grundsätzlich erhöht sich der Ausgangsstrom IOUT wenn sich die Gate-Source-Spannung VGS11 des Ausgangstransistors 11 erhöht. Die Gate-Source-Spannung VGS11 kann variiert werden, indem der Strom I212 durch den ersten Widerstand 211 mittels der gesteuerten Stromquelle 212 variiert wird, während die Gate-Source-Spannung VGS11 des Ausgangstransistors 11 erhöhte, wenn sich der Strompegel des Stromes 212 erhöht. Um den Ausgangsstrom I212 der steuerbaren Stromquelle 212 zu variieren, kann das Steuersignal CS11 dazu ausgebildet sein, nicht nur eine Schaltinformation zu enthalten (erster Treiber 101 ein/aus), sondern kann auch Informationen über den gewünschten Strompegel des Stromes 1212 basierend auf dem wenigstens einen Lastparameter, wie mit Bezug auf 5 erläutert, aufweisen. Das Steuersignal CS11 kann durch eine Steuerschaltung erzeugt werden, welche ein Signal empfängt, welches den wenigstens einen Lastparameter repräsentiert. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
6 zeigt eine Ausführungsform einer steuerbaren Stromquelle 212, die dazu ausgebildet ist, verschiedene Strompegel des Ausgangsstromes 1212 zu erzeugen. Die steuerbare Stromquelle in 6 basiert auf der steuerbaren Stromquelle wie sie in 4B dargestellt ist, und weist drei Stromquellenschaltungen 230₁ , 230₂ , 230₃ auf, welche von dem in 4B mit 230 bezeichneten Typ sind. Die in 4B dargestellte Stromquellenschaltung 230 ist ein Teil der steuerbaren Stromquelle 212, welche den Strom 1239 erzeugt, welcher durch den Eingangstransistor des Strompegels 234 fließt. In der in 6 dargestellten steuerbaren Stromquelle 212 ist jede der Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ mit dem Eingangstransistor des Stromspiegels 234 verbunden. Das erste Steuersignal CS11 weist die drei Untersignale CS11₁, CS11₂, CS11₃ auf. Jedes dieser Untersignale steuert eine der Stromquellenschaltungen 230₁-230₃, so dass es die jeweilige Stromquellenschaltung 230₁-230₃ ein- oder ausschaltet, während ein Strompegel eines Stromes I239₁-I239₃, welcher durch die entsprechende Stromquellenschaltung erzeugt wird, in dem Aus-Zustand Null ist und sich in dem Ein-Zustand von Null unterscheidet. Gemäß einer Ausführungsform sind die einzelnen Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ derart implementiert, dass sie verschiedene Strompegel ihrer Ausgangsströme in dem Ein-Zustand I239₁-I239₃ bereitstellen. In diesem Fall variiert der Ausgangsstrom I212 in Abhängigkeit davon, welche der Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ durch das erste Steuersignal CS11 mit den Untersignalen CS11₁, CS11₂, CS11₃ in den Ein-Zustand getrieben wird (aktiviert ist). Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Steuersignal CS11 dazu ausgebildet, zu einem Zeitpunkt jeweils nur eine der Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ zu betreiben. In diesem Fall können drei verschiedene Strompegel des Ausgangsstromes 1212 und daher drei verschiedene Spannungspegel der Spannung V211 erzeugt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Steuersignal CS11 dazu ausgebildet, einen, zwei oder drei der Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ zur selben Zeit in den Ein-Zustand zu treiben. In diesem Fall können 8 (2³) verschiedene Strompegel des Stromes 1212 erzeugt werden (wenn die einzelnen Schaltungen 230₁-230₃ verschiedene Ströme bereitstellen).
7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Treibers 21, der dazu ausgebildet ist, den Ausgangstransistor 11 anzusteuern. Neben der Serienschaltung mit dem Widerstand 211 und der steuerbaren Stromquelle 212 weist dieser Treiber 21 weiterhin eine Serienschaltung mit einem weiteren Widerstand 213 und einer weiteren steuerbaren Stromquelle 214 auf, welche dazu ausgebildet ist, einen Strom 1214 bereitzustellen. Diese weitere Serienschaltung ist zwischen den zweiten Versorgungsknoten 1₂ (oder den ersten Versorgungsknoten 1₁ ) und den Ausgang OUT geschaltet. Die weitere Stromquelle 214 wird durch das erste Steuersignal CS11 angesteuert, wobei ein Strompegel eines Stromes I214, welcher durch diese Stromquelle 214 bereitgestellt wird, im Wesentlichen Null ist, wenn das Steuersignal CS11 einen Aus-Pegel aufweist und sich von Null unterscheidet, wenn das Steuersignal CS11 den Ein-Pegel aufweist. Gemäß einer Ausführungsform sind die steuerbare Stromquelle 212, die weitere steuerbare Stromquelle 214, der Widerstand 211 und der weitere Widerstand 213 derart aneinander angeglichen, so dass in dem Ein-Zustand des Treibers 21 (zum Beispiel wenn das erste Steuersignal CS11 den Ein-Pegel aufweist) und in dem stationären Zustand des Ausgangstransistors 11 eine Spannung V213 über dem weiteren Widerstand 213 im Wesentlichen identisch ist mit einer Spannung V211 über dem Widerstand 211, wobei die Spannung V211 der Gate-Source-Spannung VGS11 des Ausgangstransistors 11 entspricht. Die weitere steuerbare Stromquelle 214 kann mit der selben Stromquellentopologie implementiert sein wie die in den 4A-4B dargestellten steuerbaren Stromquellen 212.
Der Widerstand 211 und die Gate-Source-Kapazität CGS11 (welche in 7 dargestellt ist) des Ausgangstransistors 11 bilden ein RC-Element. Aus diesem Grund können insbesondere während Übergängen aus dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand des Ausgangstransistors 11, wie auch anders herum, Variationen des Spannungspegels der Gate-Source-Spannung VGS11 auftreten. Das heißt, dass während solcher Übergänge sich die Gate-Source-Spannung VGS11 von R211 · I212_ON (siehe Gleichung (1) oben) unterscheiden kann. Um solche Variationen des Pegels der Gate-Source-Spannung VGS11 schnell auszugleichen, weist der Treiber 21 einen Verstärker 215 auf, welcher zwischen einen gemeinsamen Schaltungsknoten des weiteren Widerstands 213 und der weiteren steuerbaren Stromquelle 214 und den Gate-Knoten G11 des Ausgangstransistors 11 geschaltet ist. Dieser Verstärker 214 ist basierend auf einem Zusammenhang zwischen den Spannungen V211, V213 dazu ausgebildet, entweder einen Ausgangsstrom 1215 in den Gate-Knoten G11 zu treiben, oder einen Strom aus dem Gate-Knoten G11 zu ziehen. Das heißt, dass der Verstärker 215 einen Strom 1215 bereitstellen kann, mit einer Stromflussrichtung wie in 7 dargestellt, oder mit einer Stromflussrichtung, welche entgegengesetzt ist zu der in 7 dargestellten Stromflussrichtung. Gemäß einer Ausführungsform treibt der Verstärker 215 einen Strom in den Gate-Knoten G11 um die Spannungen V211, V213 anzugleichen, wenn der Pegel der Gate-Source-Spannung VGS11 unter den Pegel der Spannung V213 über dem weiteren Widerstand 213 fällt. Wenn die Spannung V211 über die Spannung V213 ansteigt, zieht der Verstärker 215 einen Strom aus dem Gate-Knoten G11, um diese Spannungen V211, V213 aneinander anzugleichen.
Gemäß einer in 8 dargestellten Ausführungsform, weist der Verstärkter 215 eine Push-Pull-Stufe auf mit einem ersten Transistor 216 und einem zweiten Transistor 217, welche jeweils einen Steuerknoten und eine Laststrecke aufweisen. Die Laststrecken dieser Transistoren 216, 217 sind in Serie zueinander zwischen den zweiten Versorgungsknoten 1₂ und den Ausgang OUT geschaltet und die Steuerknoten dieser Transistoren 216, 217 sind mit dem gemeinsamen Schaltungsknoten des weiteren Widerstands 213 und der weiteren Stromquelle 214 verbunden. Ein Ausgang des Verstärkers 215 wird durch einen gemeinsamen Schaltungsknoten der Laststrecken der Transistoren 216, 217 gebildet. Dieser Ausgang ist mit dem Gate-Knoten G11 des Ausgangstransistors 11 verbunden. In der in 7 dargestellten Ausführungsform ist der erste Transistor 216 als p-Typ MOSFET ausgebildet. Dieser erste Transistor 216 ist mit seiner Laststrecke zwischen den Gate-Knoten G11 und den Ausgang OUT geschaltet. Der zweite Transistor 217 ist als n-Typ MOSFET ausgebildet. Die Laststrecke dieses zweiten Transistors 217 ist zwischen den Gate-Knoten G11 und den zweiten Versorgungsknoten 12 geschaltet. Der Ausgang wird durch die Source-Knoten dieser beiden Transistoren 216, 217 gebildet. In diesem Treiber 21 treibt die Push-Pull-Stufe einen Ausgangsstrom 1215 in den Gate-Knoten G11, wann immer die Gate-Source-Spannung VGS11 unter die Spannung V213 minus der Schwellenspannung des zweiten Transistors 217 abfällt. Auf der anderen Seite zieht die Push-Pull-Stufe einen Strom aus dem Gate-Knoten G11, wann immer die Gate-Source-Spannung VGS11 über die Spannung V213 plus die Schwellenspannung des ersten Transistors 216 ansteigt.
9 zeigt eine Ausführungsform der steuerbaren Stromquelle 214 in dem in 8 dargestellten Treiber 21. Diese Stromquelle weist einen Stromspiegel 244 mit einem Eingangstransistor und einem Ausgangstransistor auf, wobei der Ausgangstransistor mit dem zweiten Widerstand 213 verbunden ist. Eine durch das erste Steuersignal CS11 gesteuerte Stromquellenschaltung 240 ist mit dem Eingangstransistor des Stromspiegels verbunden. Die Stromquellenschaltung 240 kann gemäß der in 4B dargestellten Stromquellenschaltung 230 ausgebildet sein. Ein Strompegel des Ausgangsstromes I214, welcher durch die weitere steuerbare Stromquelle 214 bereitgestellt wird, ist proportional zu einem Strompegel eines Stromes I249, welchen die Stromquellenschaltung 240 in ihrem Ein-Zustand erzeugt. Der Proportionalitätsfaktor wird durch das Stromspiegelverhältnis des Stromspiegels 244 definiert.
Aufgrund der Schwellenspannungen der Transistoren 216, 217 in der Push-Pull-Stufe, kann ein Spannungsbereich der Spannung V211 auftreten, in welchem die Push-Pull-Stufe weder einen Strom an dem Gate-Knoten G bereitstellt, noch einen Strom von diesem Gate-Knoten erhält. Dieser Spannungsbereich beträgt von V213+Vth217 bis V213-Vth216, wobei Vth217 die Schwellenspannung des Transistors 217 und Vth216 die Schwellenspannung des Transistors 216 ist. Damit dieser Bereich sehr eng ist, können die Transistoren 216, 217 mit niedrigen Schwellenspannungen implementiert sein, wie beispielsweise Schwellenspannungen unterhalb von 0,5 V.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Stromquelle 214 dazu ausgebildet, den Strom 1214 mit zwei verschiedenen Strompegeln zu treiben, so dass die Spannung V213 über dem Widerstand 213 entweder durch V211_SET+Vth217 oder durch V211_SET-Vth216 gegeben ist, wobei V211_SET der gewünschte Spannungspegel der Spannung V211 über dem ersten Widerstand 211 ist und durch den Widerstand R211 und den durch die steuerbare Stromquelle 212 bereitgestellten Strom in Übereinstimmung mit Gleichung (1) definiert wird. Wenn der Strom 1214 einen ersten Strompegel aufweist, so dass V213 im Wesentlichen identisch ist zu V211_SET+Vth217, stellt die Push-Pull-Stufe einen Strom an dem Gate-Knoten G11 bereit, wenn der Spannungspegel der Spannung V211 unterhalb von V211_SET fällt. Entsprechend zieht die Push-Pull-Stufe einen Strom aus dem Gate-Knoten G11, wenn der Strom 1214 einen zweiten Strompegel aufweist, so dass V213 im Wesentlichen identisch ist zu V211_SET-Vth216, wenn der Spannungspegel der Spannung 211 über V211_SET ansteigt. Auf diese Weise kompensiert die steuerbare Stromquelle 214 die Schwellenspannungen der Transistoren 216, 217 in der Push-Pull-Stufe. Im Folgenden wird ein Betriebszustand, in welchem die Spannungen V213 und V211 aneinander angeglichen werden, so dass der Verstärker 215 einen Strom an dem Gate-Knoten G11 bereitstellt wenn die Spannung V211 unterhalb der festgelegten Spannung V211_SET abfällt, als Stromquellenmodus des Verstärkers bezeichnet. Entsprechend wird ein Betriebszustand, in welchem die Spannungen V213 und V211 aneinander angeglichen werden, so dass der Verstärker 215 einen Strom aus dem Gate-Knoten G11 zieht wenn die Spannung V211 über die festgelegte Spannung V211_SET ansteigt, als Stromsenkenmodus des Verstärkers bezeichnet.
10 zeigt eine Ausführungsform einer steuerbaren Stromquelle 214, die dazu ausgebildet ist, die Spannung V213 an dem zweiten Widerstand 213 zu erzeugen, so dass diese Spannung entweder V211_SET+Vth217 ist um den Verstärker 215 in dem Stromquellenmodus zu betreiben, oder V211_SET-Vth216, um den Verstärker 215 in dem Stromsenkenmodus zu betreiben. In dieser Ausführungsform weist die steuerbare Stromquelle 214 zwei Stromquellenschaltungen auf, nämlich eine erste Stromquellenschaltung 240₁ , die dazu ausgebildet ist, in dem Ein-Zustand einen Ausgangsstrom I249₁ mit einem Strompegel derart bereitzustellen, so dass der Ausgangsstrom I214 einen Strompegel aufweist, welcher die Spannung V213 an dem zweiten Widerstand 213 veranlasst, den höheren Pegel V211_SET+Vth217 anzunehmen, und eine zweite Stromquellenschaltung 240₂ , die dazu ausgebildet ist, in dem Ein-Zustand einen Ausgangsstrom I249₂ mit einem Ausgangsstrompegel derart bereitzustellen, so dass der Ausgangsstrom I214 einen Strompegel aufweist, welcher die Spannung V213 an dem zweiten Widerstand 213 veranlasst, den niedrigeren Pegel V211_SET-Vth216 anzunehmen. Wenn sich der Treiber 21 in dem Ein-Zustand befindet, befindet sich zu jedem Zeitpunkt eine dieser Stromquellenschaltungen 240₁ , 240₂ in dem Ein-Zustand. Das erste Steuersignal CS11 kann zwei Untersignale CS11₄ , CS11₅ aufweisen, wobei jedes dieser Untersignale eine der Stromquellenschaltungen 240₁ , 240₂ ansteuert.
11A zeigt eine Ausführungsform einer in 10 dargestellten ersten Stromquellenschaltung 240₁ . Diese Stromquellenschaltung 240₁ basiert auf der in 4B dargestellten Stromquellenschaltung 230. Das heißt, sie weist eine Serienschaltung mit einer Stromquelle 241₁ und einem ersten Transistor 245₁ , eine Serienschaltung mit einem zweiten Transistor 246₁ und einem ersten Widerstand 247₁ , und einen dritten Transistor 248₁ auf, welcher in Serie zu einem zweiten Widerstand 249₁ und einem elektronischen Schalter 242₁ geschaltet ist, welcher durch das Untersignal CS11₄ angesteuert wird. Die Stromquellenschaltung 240₁ in 11A unterscheidet sich von der in 4B dargestellten Stromquellenschaltung 230 dadurch, dass sie eine Serienschaltung mit einem vierten Transistor 251 und einem dritten Widerstand 252 aufweist, welche zwischen den dritten Versorgungsknoten 1₃ und den vierten Versorgungsknoten 2₁ geschaltet ist. In dieser Schaltung wird der vierte Transistor 251 mittels einer Spannung über dem ersten Widerstand 247₁ angesteuert und der erste Transistor 245₁ wird durch eine Spannung V252 über dem dritten Widerstand 252, welcher in Serie zu dem vierten Transistor 251 geschaltet ist, angesteuert.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Widerstandswerte R247₁ und R213 der Widerstände 247₁ , 231 und ein Stromspiegelverhältnis des Stromspiegels 234 aneinander angepasst, so dass die Spannung V213 über dem Widerstand 211 im Wesentlichen der Spannung V247₁ über dem ersten Widerstand 247₁ entspricht, das heißt, V213=V247₁. Wenn 1:p das Stromspiegelverhältnis des Stromspiegels 244 ist (so dass I213=m·I249₁), können im Wesentlichen identische Spannungen V211 und V247₁ erhalten werden, indem die Widerstände R213, R247₁ derart gewählt werden, dass der Widerstandswert R247₁ des ersten Widerstands 247₁ p mal der Widerstand des Widerstands R213 ist (R247₁= p·R213). In der Stromquellenschaltung 240₁ entspricht die Spannung V247₁ über dem ersten Widerstand der Summe der Gate-Source-Spannungen des ersten Transistors 245₁ und des vierten Transistors 251. Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Transistor 245₁ vom selben Typ wie der Ausgangstransistor 11 und der vierte Transistor 253 ist von dem selben Typ wie der Transistor 217 in der Push-Pull-Stufe und der Strom I241₁ entspricht im Wesentlichen dem Strom I231 in der in 4B dargestellten steuerbaren Stromquelle 212. In diesem Fall gilt V213=V211_SET+Vth217, wobei V211_SET durch die Spannungsquelle 212 wie oben beschrieben definiert wird. Der Verstärker 215 befindet sich somit in dem Stromquellenmodus, wenn die erste Stromquellenschaltung 240₁ in der in 10 dargestellten steuerbaren Stromquelle 214 wie in 11A dargestellt implementiert ist und wenn die erste Stromquellenschaltung 240₁ durch das Untersignal CS11₄ aktiviert wird. Der erste Transistor 245₁ und der Ausgangstransistor 11 können die selbe Größe aufweisen. In diesem Fall ist die Stromquelle 241₁ derart ausgestaltet, dass der Strompegel des Stromes I241₁ dem Drain-Source-Strom IDS11 des Ausgangstransistors 11 entspricht, wenn die Gate-Source-Spannung VGS11 der Spannung V211_SET entspricht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Größe des ersten Transistors 245₁ ein Bruchteil der Größe des Ausgangstransistors 11. In diesem Fall ist die Stromquelle 241₁ derart ausgebildet, dass der Strompegel des Stromes I241₁ ein Bruchteil des Drain-Source-Stromes IDS11 des Ausgangstransistors 11 ist, wenn die Gate-Source-Spannung VGS11 der Spannung V211_SET entspricht. Dadurch können die Verluste in dem Treiber 21 niedrig gehalten werden.
11B zeigt eine Ausführungsform der in 10 dargestellten zweiten Stromquellenschaltung 240₂ . Diese Stromquellenschaltung 240₂ basiert auf der Stromquellenschaltung 240₁ , auf welche Bezug genommen wird, wobei übereinstimmende Schaltelemente die selben Bezugszeichen aufweisen, welche sich nur durch einen Index „1“ in 11A und einen Index „2“ in 11B voneinander unterscheiden. Die in 11B dargestellte Stromquellenschaltung unterscheidet sich von der in 11A dargestellten Stromquellenschaltung dadurch, dass ein vierter Transistor 253 in Serie zu einem dritten Widerstand 254 geschaltet ist und den ersten Transistor 245₂ ansteuert, so dass eine Spannung V247₂ über dem ersten Widerstand 247₂ der Gate-Source-Spannung über dem ersten Transistor 245₂ minus der Gate-Source-Spannung über dem vierten Transistor 253 entspricht. Gemäß einer Ausführungsform ist der vierte Transistor 253 vom gleichen Typ, wie der Transistor 216 in der Push-Pull-Stufe, der erste Transistor 245₂ ist von dem selben Typ, wie der Ausgangstransistor11 und hat die gleiche Größe und der Strom I241₂ entspricht im Wesentlichen dem Strom I231 in der in 4B dargestellten steuerbaren Stromquelle 212. In diesem Fall gilt V213=V211_SET-Vth216, wobei V211_SET wie oben beschrieben durch die Stromquelle 212 bestimmt wird. Der Verstärker 215 befindet sich daher in dem Stromsenkenmodus, wenn die zweite Stromquellenschaltung 240₂ in der in 10 dargestellten steuerbaren Stromquelle 214, wie in 11B dargestellt, implementiert ist und wenn die zweite Stromquellenschaltung 240₁ durch das Untersignal CS11₅ aktiviert ist. Der erste Transistor 245₂ und der Ausgangstransistor 11 können die selbe Größe aufweisen. In diesem Fall ist die Stromquelle 2412 derart ausgebildet, dass der Strompegel des Stromes I241₂ der Drain-Source-Spannung IDS11 des Ausgangstransistors 11 entspricht, wenn die Gate-Source-Spannung VGS11 der Spannung V211_SET entspricht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Größe des ersten Transistors 245₂ ein Bruchteil der Größe des Ausgangstransistors 11. In diesem Fall ist die Stromquelle 2412 derart ausgebildet, dass der Strompegel des Stromes I241₁ ein Bruchteil des Drain-Source-Stromes IDS11 des Ausgangstransistors 11 ist, wenn die Gate-Source-Spannung VGS11 der Spannung V211_SET entspricht. Dadurch können die Verluste in dem Treiber 21 niedrig gehalten werden.
Die in 10 dargestellte weitere steuerbare Stromquelle 214 kann in einem Treiber 21 implementiert sein, welcher eine steuerbare Stromquelle 212 aufweist, die dazu ausgebildet ist, lediglich einen Strompegel des Stromes 1212 (wie beispielsweise in 4B dargestellt) zu erzeugen. In einer Ausführungsform, in welcher die steuerbare Stromquelle 212 in Serie zu dem ersten Widerstand 211 geschaltet ist und die dazu ausgebildet ist, verschiedene Strompegel ihres Ausgangsstromes 1212 zu erzeugen, um verschiedene Spannungspegel der Gate-Source-Spannung VGS11 (=V211) des Ausgangstransistors 11 und verschiedene Strompegel des Ausgangsstromes IOUT zu erzeugen, weist die steuerbare Stromquelle 214 ein Paar von Stromquellenschaltungen 240₁ , 240₂ von dem in den 10 und 11A, 11B dargestellten Typ auf, welche jeweils mit diesen Strompegeln der steuerbaren Stromquelle 212 in Verbindung stehen. Wenn zum Beispiel die steuerbare Stromquelle 212 mit drei Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ ausgebildet ist, wie in 6 dargestellt, welche jeweils dazu ausgebildet sind, einen Spannungspegel V211_SET1, V211_SET2, V211_SET3 der Spannung V211 (die Gate-Source-Spannung VGS11) zu definieren, dann weist die entsprechende weitere steuerbare Stromquelle 214 ein Paar von (zwei) Stromquellenschaltungen auf, welche mit jeder der Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ in der Stromquelle 212 in Verbindung stehen, um in der Lage zu sein, zwei verschiedene kompensierte Spannungen über dem Widerstand 213 für jeden der verschiedenen Spannungspegel über dem Widerstand 211 zu generieren. Das heißt, die weitere steuerbare Stromquelle 214 weist sechs Stromquellenschaltungen des in den 11A und 11B dargestellten Typs auf, um den Ausgangsstrom 1214 zwischen sechs verschiedenen Ausgangsstrompegeln einzustellen, wobei jeder dieser Ausgangsstrompegel einen der folgenden Spannungspegel der Spannung V213 erzeugt: V211_SETi+Vth217 und V211_SETi-Vth216, wobei i eins, zwei oder drei ist. Daher kann der Verstärker 215 bei jedem Spannungspegel der Spannung V211 (Spannungspegel der Gate-Source-Spannung VGS11) entweder in dem Stromquellenmodus oder in dem Stromsenkenmodus betrieben werden. Das erste Steuersignal CS11, welches den ersten Treiber 101 ansteuert, weist in dieser Ausführungsform neun Untersignale auf, nämlich drei Untersignale um den Strompegel des Stromes 1212 zu steuern, welcher durch die steuerbare Stromquelle 212 bereitgestellt wird, das heißt um die Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ (siehe 6) anzusteuern, und sechs Steuersignale, um die Strompegel des Stromes I214, welcher durch die weitere steuerbare Stromquelle 214 bereitgestellt wird, zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform wird in einem Treiber von dem in 7 dargestellten Typ, wenn dieser mit einer steuerbaren Stromquelle 212 von dem in 7 dargestellten Typ implementiert wird, jedes Mal wenn eine der Stromquellenschaltungen 230₁-230₃ eingeschaltet wird um einen der Spannungspegel V211_SET1-V211_SET3 über dem ersten Widerstand 211 zu erzeugen, eine der Stromquellenschaltungen des zugehörigen Paares in der weiteren steuerbaren Stromquelle 214 einschaltet. Wenn der Spannungspegel an dem ersten Widerstand 211 sich ändert, indem der Strompegel des Stromes 1212 verändert wird, verändert sich der Spannungspegel bei 213, indem der Strompegel des Stromes 1214 verändert wird. Diese Änderungen werden durch das erste Steuersignal CS11 geregelt. Bezugnehmend auf das Vorangehende, kann der Spannungspegel an dem weiteren Widerstand V213 derart sein, dass der Verstärker 215 entweder in dem Stromquellenmodus oder in dem Stromsenkenmodus arbeitet. Gemäß einer Ausführungsform wird die weitere steuerbare Stromquelle 214 derart angesteuert, dass diese den Ausgangsstrom 1214 derart erzeugt, so dass sich der Verstärker 215 in dem Stromquellenmodus befindet (Transistor 217 in der Push-Pull-Stufe ist aktiv) wenn sich der Spannungspegel an dem ersten Widerstand 211 erhöht, und sich in dem Stromsenkenmodus befindet (Transistor 216 in der Push-Pull-Stufe ist aktiv), wenn der Spannungspegel an dem ersten Widerstand sich verringert. Dies wird im Weiteren unter Bezugnahme auf das in 5 dargestellte Beispiel beschrieben.
Bezugnehmend auf das Vorangehende ist jeder der Ausgangsstrompegel I-OUT₁-IOUT₃ mit einem Gate-Source-Spannungspegel des Ausgangstransistors 11 und einem Spannungspegel der Spannung V211 an dem ersten Widerstand 211 verbunden, während jeder der Spannungspegel V211 mit einem Strompegel des Stromes 1212 verbunden ist. Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, dass IOUT₁ mit V211_SET1 und I212_SET1 verbunden ist, IOUT₂ mit V211_SET2 und I212_SET2 verbunden ist, und IOUT₃ mit V211_SET3 und I212_SET3 verbunden ist, wobei I212_SET1-I212_SET3 Strompegel I212 sind und mit V211_SET1-V211_SET3 verbunden sind. Die Spannungspegel V211_SET1-V211_SET3, welche mit den Ausgangsstrompegeln IOUT₁-IOUT₃ verbunden sind, sind in 5 schematisch dargestellt. Beispielsweise verringert sich zum Zeitpunkt t1 der Ausgangsstrompegel der steuerbaren Stromquelle 212 von I212_SET1 zu I212_SET3 um den Gate-Source-Spannungspegel des Ausgangstransistors von V211_SET1 zu V211_SET3 zu verringern. Das Reduzieren des Gate-Source-Spannungspegels des Ausgangstransistors 11 weist das Entladen der Gate-Source-Kapazität CGS11 auf. Um einen schnellen Übergang zwischen V211_SET1 und V211_SET3 bereitzustellen, wird der Verstärker 215 in dem Stromsenkenmodus betrieben. Das heißt, dass der Strompegel des Stromes I214, welcher durch die weitere steuerbare Stromquelle 214 bereitgestellt wird, derart eingestellt wird, dass der Spannungspegel der Spannung V213 über dem Widerstand V211_SET3-Vth216 ist. Daher ist die Push-Pull-Stufe des Transistors 216 aktiv. Zum Zeitpunkt t2 erhöht sich der Ausgangsstrompegel der steuerbaren Stromquelle 212 von I212_SET3 zu I212_SET2, um den Gate-Source-Spannungspegel des Ausgangstransistors von V211_SET3 zu V211_SET2 zu erhöhen. Das Erhöhen des Gate-Source-Spannungspegels des Ausgangstransistors 11 weist das Laden der Gate-Source-Kapazität CGS11 auf. Um einen schnellen Übergang zwischen V211_SET3 und V211_SET2 bereitzustellen, wird der Verstärker 215 in dem Stromquellenmodus betrieben. Das heißt, dass der Strompegel des Stromes 1214 durch die weitere steuerbare Stromquelle 214 derart bereitgestellt wird, dass der Spannungspegel der Spannung V213 über dem Widerstand V211_SET2+Vth217 beträgt. Daher ist der Transistor 217 in der Push-Pull-Stufe aktiv. Auf ähnliche Weise wird zum Zeitpunkt t3, wenn sich der Gate-Source-Spannungspegel von V211_SET2 auf V211_SET1 erhöhen soll, der Strompegel des Stromes 1214 durch die weitere steuerbare Stromquelle 214 derart bereitgestellt, dass der Spannungspegel der Spannung V213 über dem Widerstand V211_SET1+Vth217 beträgt.
In der oben beschriebenen ersten Treiberschaltung 101 wird der Ausgangstransistor ausgeschaltet, wenn das erste Steuersignal CS11 die Stromquelle 212 (in der in 3 dargestellten Ausführungsform) oder die Stromquellen (in der in 5 dargestellten Ausführungsform) deaktiviert (ausschaltet). In dem in 3 dargestellten Treiber entlädt sich die Gate-Source-Kapazität CGS11 des Ausgangstransistors 11 über dem Widerstand 211 und der Ausgangstransistor 11 schaltet aus, wenn der Pegel der Gate-Source-Spannung VGS11 unter die Schwellenspannung des Ausgangstransistors 1 fällt. In dem in 6 dargestellten Treiber 21 entlädt die Gate-Source-Kapazität CGS11 des Ausgangstransistors 11 über dem Widerstand 211 und dem ersten Transistor 216 der Push-Pull-Stufe, wobei der Ausgangstransistor 11 ausgeschaltet wird, wenn der Pegel der Gate-Source-Spannung VGS unter die Schwellenspannung des Ausgangstransistors 11 fällt.
12 zeigt eine Ausführungsform einer elektronischen Schaltung, welche neben der ersten Treiberschaltung 101 (zum Laden der kapazitiven Last) eine zweite Treiberschaltung 102 aufweist, die dazu ausgebildet ist, die kapazitive Last zu entladen. Diese zweite Treiberschaltung 102, welche auch als Low-Side-Treiberschaltung bezeichnet werden kann, ist zwischen den Ausgang OUT und einen fünften Versorgungsknoten 2₂ geschaltet. Wenn, wie in 7 dargestellt, die kapazitive Last die Gate-Source-Kapazität CGS eines MOSFETs Z ist, kann der fünfte Versorgungsknoten 2₂ dem Source-Knoten des MOSFETs entsprechen. In diesem Fall entspricht ein Versorgungspotential V2₂ , welches an diesem Versorgungsknoten 2₂ verfügbar ist, dem Source-Potential des MOSFETs Z. Die zweite Treiberschaltung 102 wird durch das zweite Steuersignal S12 angesteuert. In der in 12 dargestellten Ausführungsform, werden das durch die erste Treiberschaltung 101 empfangene erste Treibersignal CS11 und das von der zweiten Treiberschaltung 102 empfangene Steuersignal S12 durch eine Steuerschaltung 6, basierend auf einem Eingangssignal S_IN, welches am Eingang IN der elektronischen Schaltung empfangen wird, bereitgestellt. Die zweite Treiberschaltung 102 weist einen elektronischen Schalter 12 auf, welcher zwischen den Ausgang OUT und den fünften Versorgungsknoten 2₂ geschaltet ist. Dieser elektronische Schalter 12 wird durch das zweite Steuersignal S12 angesteuert. Wie auch das erste Steuersignal CS11 kann das zweite Steuersignal S12 einen Ein-Pegel und einen Aus-Pegel annehmen. Gemäß einer Ausführungsform schaltet der elektronische Schalter 12 ein, wenn das zweite Steuersignal S12 den Ein-Pegel annimmt, und schaltet aus, wenn das zweite Steuersignal S12 den Aus-Pegel annimmt.
Neben dem Eingangssignal S_IN kann die Steuerschaltung 6 wenigstens ein Lastparametersignal (dargestellt in gestrichelten Linien) empfangen, beispielsweise in solchen Fällen, wenn es wünschenswert ist, verschiedene Ausgangsspannungspegel anzupassen. In solchen Fällen kann das erste Steuersignal CS11 wie oben beschrieben mehrere Untersignale aufweisen. Die Steuerschaltung 6 kann einen digitalen Controller, wie beispielsweise einen Mikrocontroller aufweisen.
13 zeigt eine Ausführungsform einer zweiten Treiberschaltung 102 in größerem Detail. In dieser Ausführungsform weist die zweite Treiberschaltung 102 einen elektronischen Schalter 12 auf, welcher als MOSFET implementiert ist, und einen Treiber 22, welcher dazu ausgebildet ist, den MOSFET 12 basierend auf dem zweiten Steuersignal 12 anzusteuern. Der MOSFET 12 kann als n-Typ MOSFET implementiert sein, mit einer Drain-Diode D12, welche mit dem Ausgang OUT verbunden ist, einem Source-Knoten S12, welcher mit dem fünften Versorgungsknoten 2₂ verbunden ist, und einem Gate-Knoten G12, welcher dazu ausgebildet ist, ein Treibersignal von dem Treiber 22 basierend auf dem zweiten Steuersignal S 12 zu empfangen.
Der Treiber 22 in der zweiten Treiberschaltung 102 kann auf die selbe Weise wie der Treiber 21 in der ersten Treiberschaltung 101 implementiert sein. 14 zeigt eine Ausführungsform dieses Treibers 22. In dieser Ausführungsform ist der Treiber 22 mit der selben Treibertopologie wie der Treiber 21 in 3 implementiert. Das heißt, der Treiber 22 weist eine Serienschaltung mit einem Widerstand 221 und einer steuerbaren Stromquelle 222 auf. Der Widerstand 221 ist zwischen den Gate-Knoten G11 des Transistors 12 (in 14 nicht dargestellt) und den fünften Versorgungsknoten 2₂ geschaltet. Die Stromquelle 222 wird durch das zweite Steuersignal S12 angesteuert und ist zwischen den Gate-Knoten G12 und den ersten oder den zweiten Versorgungsknoten 1₁ , 1₂ geschaltet. Die steuerbare Stromquelle 222 kann mit der selben Stromquellentopologie wie die in 4 dargestellte Stromquelle 212 implementiert sein.
Gemäß einer weiteren in 15 dargestellten Ausführungsform, ist der Treiber 22, der dazu ausgebildet ist, den Transistor 12 in der zweiten Treiberschaltung 102 anzusteuern, mit einer Treibertopologie implementiert, wie sie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wurde. In diesem Fall weist der Treiber 22 eine weitere Serienschaltung mit einem weiteren Widerstand 223 und einer weiteren steuerbaren Stromquelle 224 auf, welche zwischen den ersten oder den zweiten Versorgungsknoten 1₁ , 1₂ und den fünften Versorgungsknoten 2₂ geschaltet ist. Weiterhin ist eine Push-Pull-Stufe 225 zwischen einen gemeinsamen Schaltungsknoten des Widerstands 223 und der weiteren Stromquelle 224 und den Gate-Knoten G12 des Transistors 12 (in 15 nicht dargestellt) geschaltet.
Wenn der Low-Side-Treiber 102 aktiv ist, fließt der Ausgangsstrom IOUT in einer Richtung entgegengesetzt zu der in den 12 und 13 dargestellten Richtung. Wie auch der High-Side-Treiber 101, kann der Low-Side-Treiber 102 dazu ausgebildet sein, verschiedene Ausgangsstrompegel zu generieren, indem er verschiedene Gate-Source-Spannungspegel des Transistors 12 generiert.
Eine Möglichkeit, die in den 12 und 13 dargestellte Steuerschaltung 6 zu betreiben, wird im Weiteren unter Bezugnahme auf 16 erläutert. 16 zeigt Zeitdiagramme des Eingangssignals S_IN der elektronischen Schaltung und des ersten und zweiten Steuersignals CS11, S12. Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, dass das Eingangssignal S_IN zwei verschiedene Pegel annehmen kann, nämlich einen ersten Pegel und einen zweiten Pegel. Zum Zwecke der Erläuterung wird angenommen, dass der erste Pegel ein High-Pegel und der zweite Pegel ein Low-Pegel in der in 16 dargestellten Ausführungsform ist. In dieser Ausführungsform zeigt der erste Signalpegel an, dass es gewünscht ist, die kapazitive Last zu laden (den MOSFET Z einzuschalten). In 16 ist lediglich das erste Steuersignal CS11 dargestellt, obwohl das erste Steuersignal CS11 mehrere Untersignale aufweisen kann. Das selbe gilt für das zweite Steuersignal CS12. In 16 zeigt ein Ein-Pegel (High-Pegel) des ersten Steuersignals CS11 lediglich an, dass der High-Side-Treiber 101 aktiviert ist (Ausgangstransistor 11 ist eingeschaltet), unabhängig davon, ob verschiedene Gate-Source-Spannungspegel des Ausgangstransistors 11 eingestellt werden können. Auf ähnliche Weise zeigt in 16 ein Ein-Pegel (High-Pegel) des zweiten Steuersignals CS12 lediglich an, dass der Low-Side-Treiber 102 aktiviert ist (Transistor 12 ist eingeschaltet), unabhängig davon ob mehrere verschiedene Gate-Source-Spannungspegel des Ausgangstransistors 12 eingestellt werden können. Die Steuerschaltung 6 kann dazu ausgebildet sein, den High-Side-Treiber 101 zu aktivieren wenn das Eingangssignal S_IN den ersten Signalpegel (High-Pegel) erreicht. Wenn der High-Side-Treiber 102 aktiv ist, ist der Low-Side-Treiber 102 inaktiv (dargestellt durch einen Low-Pegel des Steuersignals CS12 in 16) um Shoot-Through-Ströme zu vermeiden. Auf ähnliche Weise zeigt der zweite Signalpegel (Low-Pegel) des Eingangssignals S_IN an, dass es gewünscht ist, die kapazitive Last zu entladen. Daher ist die Steuerschaltung 6 dazu ausgebildet, den Low-Side-Treiber 102 zu aktiveren wenn das Eingangssignal S_IN den Low-Pegel annimmt. Während solchen Zeiträumen, in welchen der Low-Side-Treiber 102 aktiv ist, ist der High-Side-Treiber inaktiv, um Shoot-Through-Ströme zu vermeiden. Um Shoot-Through-Ströme sicher zu vermeiden, können Verzögerungszeiten vorgesehen sein, zwischen solchen Zeiträumen in welchen der Low-Side-Treiber 102 deaktiviert ist (dargestellt durch den Aus-Pegel des zweiten Steuersignals S12) und solchen Zeiträumen, in welchen die High-Side-Treiberschaltung 101 aktiviert ist (dargestellt durch den Ein-Pegel des ersten Steuersignals CS11). Diese Verzögerungszeiten (Totzeiten) sind schematisch in 16 dargestellt. Auf ähnliche Weise können Verzögerungszeiten zwischen solchen Zeiträumen vorgesehen werden, in welchen die High-Side-Treiberschaltung 101 deaktiviert ist (dargestellt durch den Aus-Pegel des ersten Steuersignals CS11) und solchen Zeiträumen, in welchen die Low-Side-Treiberschaltung 102 aktiviert ist (dargestellt durch den Ein-Pegel des zweiten Steuersignals S12).
17 zeigt eine Modifikation der oben beschriebenen elektronischen Schaltung. In der in 17 dargestellten Ausführungsform weist die elektronische Schaltung eine Klemmschaltung 5 auf mit drei Klemmstufen 51, 52, 53. Eine erste Klemmstufe 51 ist dazu ausgebildet, die Spannung zwischen dem Ausgang OUT und dem fünften Versorgungsknoten 2₂ und entsprechend über der kapazitiven Last CGS zu begrenzen. Diese Spannung wird im Folgenden als Ausgangsspannung der elektronischen Schaltung bezeichnet. Bezugnehmend auf 17 kann die erste Klemmstufe eine Serienschaltung mit einem Widerstand 512 und einem spannungsbegrenzenden Element 512 aufweisen, welche zwischen den Ausgang OUT und dem fünften Versorgungsknoten 22 geschaltet ist. Das spannungsbegrenzende Element 512 kann wenigstens eine Zenerdiode 512 aufweisen. Das heißt, dass das spannungsbegrenzende Element 512 eine Zenerdiode (wie dargestellt) oder mehrere in Serie geschaltete Zenerdioden aufweisen kann. Die erste Klemmstufe weist weiterhin einen Transistor 513 auf, welcher durch eine Spannung V511 über dem Widerstand 511 angesteuert wird und welche eine Laststrecke aufweist, welche zwischen dem Ausgang OUT und dem fünften Versorgungsknoten 2₂ geschaltet ist. Der Transistor ist beispielsweise ein n-Typ MOSFET. Eine Möglichkeit, die erste Klemmstufe 51 zu betreiben, ist wie folgt. Wenn die Ausgangsspannung sich erhöht, so dass sie ein erstes Spannungslimit erreicht (zum Beispiel die Zenerspannung, wenn das spannungsbegrenzende Element eine Zenerdiode aufweist), welches durch das spannungsbegrenzende Element 512 bestimmt wird, fließt ein Strom durch das spannungsbegrenzende Element 512 und den Widerstand 511, so dass der Transistor 513 einschaltet um den Pegel der Ausgangsspannung im Wesentlichen auf dem ersten Spannungslimit zu halten.
In der ersten Klemmstufe 51 ist eine Bipolardiode in Serie zu einem spannungsbegrenzenden Element geschaltet und der Widerstand 511 ist optional und kann dazu verwendet werden, das Spannungslimit zu definieren. Diese Diode 514 erhöht das Spannungslimit, so dass das Spannungslimit durch das durch das spannungsbegrenzende Element 15 gegebene Spannungslimit plus der Vorwärtsspannung der Diode 514 gegeben ist.
Die zweite Klemmstufe 52 deaktiviert den Spannungsregler, wenn die Ausgangsspannung das zweite Spannungslimit erreicht. Gemäß einer Ausführungsform ist das zweite Spannungslimit niedriger als das erste Spannungslimit. Die zweite Klemmstufe 52 weist eine Push-Pull-Stufe 521, 522 auf, welche die Vorspannung V4 an einem Eingang empfängt und welche einen Ausgang aufweist, der mit dem Gate-Knoten G3 des Spannungsregeltransistors 3 verbunden ist. Die Push-Pull-Stufe kann mit einem n-Typ Transistor 521 und einem p-Typ Transistor realisiert werden, deren Laststrecken in Serie zueinander zwischen dem ersten Versorgungsknoten 1₁ und dem Ausgang OUT geschaltet sind. Die Steuerknoten dieser Transistoren 521, 522 bilden den Eingang der Push-Pull-Stufe und ein gemeinsamer Schaltungsknoten der Laststrecken bildet den Ausgang der Push-Pull-Stufe. In der in 17 dargestellten Ausführungsform sind die Transistoren 521, 522 MOSFETs, deren Source-Knoten den Ausgang der Push-Pull-Stufe bilden. Die zweite Klemmstufe 52 weist weiterhin eine Serienschaltung mit einem Widerstand 524 und einem spannungsbegrenzenden Element 525 auf, welche zwischen den Ausgang OUT und den fünften Versorgungsknoten 2₂ geschaltet ist. Das spannungsbegrenzende Element 525 kann wenigstens eine Zenerdiode 525 aufweisen. Das heißt, das spannungsbegrenzende Element 525 kann eine Zenerdiode (wie dargestellt) oder mehrere in Serie zueinander geschaltete Zenerdioden aufweisen. Die zweite Klemmstufe 52 weist weiterhin einen Transistor 523 auf, welcher durch eine Spannung V524 über dem Widerstand 524 angesteuert wird, und welcher mit einer Laststrecke zwischen den fünften Versorgungsknoten 2₂ und den Eingang der Push-Pull-Stufe 521, 522 geschaltet ist. Gemäß einer Ausführungsform sind ein weiteres spannungsbegrenzendes Element 526 (zum Beispiel eine Zenerdiode) und ein weiterer Widerstand 527 in Serie zu dem Transistor 523 zwischen den fünften Versorgungsknoten 2₂ und den Eingang der Push-Pull-Stufe 521, 522 geschaltet. Der Transistor 523 ist beispielsweise ein n-Typ MOSFET.
Eine Möglichkeit, die zweite Klemmstufe 52 zu betreiben ist wie folgt. Wenn sich die Ausgangsspannung erhöht, so dass sie ein erstes Spannungslimit erreicht (beispielsweise die Zenerspannung, wenn das spannungsbegrenzende Element eine Zenerdiode aufweist), welches durch das spannungsbegrenzende Element 525 definiert wird, fließt ein Strom durch das spannungsbegrenzende Element 525 und den Widerstand 524, so dass der Transistor 522 einschaltet. Wenn der Transistor 523 einschaltet, zieht er das elektrische Potential an dem Eingang der Push-Pull-Stufe herunter und damit auch das elektrische Potential an dem Gate-Knoten G3 des Regeltransistors 3. Dies schaltet den Regeltransistor 3 ab und deaktiviert dadurch den Spannungsregler. Die Spannungsquelle 4 kann mit einem hohen internen Widerstand implementiert sein, so dass die Verluste niedrig sind, wenn der Transistor 523 einschaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Spannungslimit, welches durch die erste Klemmstufe 51 definiert wird, höher als das durch die zweite Klemmstufe 52 definierte Spannungslimit. Daher wird der Regler durch die zweite Klemmstufe deaktiviert, bevor die erste Klemmstufe die Ausgangsspannung klemmt, wenn sich die Ausgangsspannung VGS erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Klemmschaltung eine dritte Klemmstufe 53 auf, welche zwischen den Gate-Knoten G3 des Regeltransistors 3 und den Ausgangsknoten geschaltet ist. Daher klemmt die dritte Klemmstufe 53 im Wesentlichen die Laststreckenspannung (Drain-Source-Spannung) des Ausgangstransistors 11. Die dritte Klemmstufe kann einen Widerstand 532 und ein spannungsbegrenzendes Element 531 aufweisen, welche in Serie zu dem Widerstand 532 geschaltet sind. Das spannungsbegrenzende Element kann wenigstens eine Zenerdiode aufweisen. Das heißt, das spannungsbegrenzende Element 531 kann eine Zenerdiode (wie dargestellt) oder mehrere in Serie zueinander geschaltete Zenerdioden aufweisen.

Claims

Treiberschaltung mit: einem Ausgang (OUT); einem ersten Ausgangstransistor (11) mit einem Steuerknoten (G11) und einer Laststrecke (D11-S11), wobei die Laststrecke (D11-S11) zwischen den Ausgang (OUT) und einen ersten Versorgungsknoten (1₁) geschaltet ist; einem Spannungsregler (3, 4), der dazu ausgebildet ist, eine Spannung (VDS11) über der Laststrecke des ersten Ausgangstransistors (11) zu regeln, wenn der erste Ausgangstransistor (11) eingeschaltet ist; und einem ersten Treiber (21), der dazu ausgebildet ist, den ersten Ausgangstransistor (11) in Abhängigkeit von einem ersten Steuersignal (CS11) anzusteuern.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, wobei der Spannungsregler (3, 4) aufweist: einen Regeltransistor (3) mit einem Steuerknoten (G3) und einer Laststrecke, wobei die Laststrecke in Serie zu der Laststrecke (D1 1-S11) des ersten Ausgangstransistors (11) geschaltet ist, und wobei eine Serienschaltung mit der Laststrecke des Regeltransistors (3) und der Laststrecke (D11-S11) des ersten Ausgangstransistors zwischen den Ausgang (OUT) und den ersten Versorgungsknoten (1₁) geschaltet ist; und eine Vorspannungsquelle (4), die zwischen den Steuerknoten des Regeltransistors (3) und einen ersten Laststreckenknoten (S11) des ersten Ausgangstransistors (11) geschaltet ist.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 2, wobei der erste Laststreckenknoten (S11) des ersten Ausgangstransistors (11) mit dem Ausgang (OUT) verbunden ist.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Treiber (21) aufweist: einen ersten Widerstand (211), welcher zwischen den Steuerknoten (G11) und einen ersten Laststreckenknoten (S11) des ersten Ausgangstransistors (11) geschaltet ist; und eine erste Stromquelle (212), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal (CS11) einen ersten Strom (1212) durch den ersten Widerstand (211) zu treiben.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 4, wobei der erste Treiber (21) weiterhin aufweist: einen zweiten Widerstand (213) und eine zweite Stromquelle (214), die dazu ausgebildet ist, einen Strom (1214) durch den zweiten Widerstand (213) zu treiben; und einen ersten Verstärker (215), der zwischen einen gemeinsamen Schaltungsknoten des zweiten Widerstands (213) und der zweiten Stromquelle (214) und den Steuerknoten (G11) des ersten Ausgangstransistors (11) geschaltet ist.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 5, wobei der erste Verstärker (215) eine Push-Pull-Stufe aufweist, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem durch die zweite Stromquelle (214) bereitgestellten Strom in einem Stromquellenmodus oder einem Stromsenkenmodus zu arbeiten.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 6, wobei die durch das Steuersignal (CS11) gesteuerte erste Stromquelle (212) dazu ausgebildet ist, verschiedene Strompegel des ersten Stroms (1212) durch den ersten Widerstand (211) zu erzeugen, und wobei die zweite Stromquelle (214) durch das Steuersignal (CS11) gesteuert ist und dazu ausgebildet ist, den Verstärker (215) in dem Stromquellenmodus zu betreiben, wenn der Strompegel des ersten Stromes (1212) durch den ersten Widerstand (211) sich erhöht, und in dem Stromsenkenmodus zu betreiben, wenn der Strompegel des ersten Stromes (1212) durch den ersten Widerstand (211) sich verringert.
Treiberschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Ausgangstransistor (11) und Regeltransistor (3) Transistoren vom selben Leitungstyp sind.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 8, wobei der erste Ausgangstransistor (11) und der Regeltransistor (3) beide MOSFETs sind.
Treiberschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: einen elektronischen Schalter (12), der zwischen den Ausgang und einen zweiten Versorgungsknoten (2₂) geschaltet ist; und einen zweiten Treiber (22), der dazu ausgebildet ist, den elektronischen Schalter (12) in Abhängigkeit von einem zweiten Steuersignal (CS12) zu schalten.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 10, wobei der elektronische Schalter (12) einen zweiten Ausgangstransistor mit einem Steuerknoten (G12) und einer Laststrecke aufweist, wobei die Laststrecke (D12-S12) zwischen den Ausgang (OUT) und den zweiten Versorgungsknoten (2₂) geschaltet ist.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 11, wobei der erste Ausgangstransistor (11) und der zweite Ausgangstransistor (12) Transistoren vom selben Leitungstyp sind.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 11, wobei der zweite Treiber (22) aufweist: einen dritten Widerstand (221), der zwischen den Steuerknoten (G12) und einen ersten Laststreckenknoten (S12) des zweiten Ausgangstransistors (12) geschaltet ist; und eine dritte Stromquelle (222), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem zweiten Steuersignal (CS12) einen Strom durch den dritten Widerstand (221) zu treiben.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 13, wobei der zweite Treiber (22) weiterhin aufweist: einen vierten Widerstand (223) und eine vierte Stromquelle (224), die dazu ausgebildet ist, einen Strom durch den vierten Widerstand (224) zu treiben; und einen zweiten Verstärker (225), der zwischen einen gemeinsamen Schaltungsknoten des vierten Widerstands (223) und der vierten Stromquelle (224) und den Steuerknoten (G12) des zweiten Ausgangstransistors (12) geschaltet ist.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 13, die weiterhin aufweist: eine Steuerschaltung (6), die dazu ausgebildet ist, das erste Steuersignal (CS11) und das zweite Steuersignal (CS12) in Abhängigkeit von einem Eingangssignal (S_IN) der Treiberschaltung zu generieren.
Treiberschaltung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: eine Klemmschaltung (5), die dazu ausgebildet ist, den Spannungsregler (3, 4) in Abhängigkeit von einer Spannung zwischen dem Ausgang (OUT) und dem zweiten Versorgungsknoten (2₂) zu deaktivieren.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 16, wobei die Klemmschaltung (5) weiterhin dazu ausgebildet ist, eine Spannung zwischen dem Ausgang (OUT) und dem zweiten Versorgungsknoten (22) zu klemmen.
Treiberschaltung gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei die Klemmschaltung (5) weiterhin dazu ausgebildet ist, eine Spannung über der Laststrecke (D1 1-S11) des ersten Ausgangstransistors (11) zu klemmen.
Verfahren das aufweist: Ansteuern eines Ausgangstransistors (11), der mit einem Ausgang (OUT) einer Treiberschaltung verbunden ist, mittels eines ersten Treibers (21) basierend auf einem ersten Steuersignal (CS11), und Regeln einer Spannung über einer Laststrecke (D1 1-S11) des ersten Ausgangstransistors (11) mittels eines Spannungsreglers (3,4), wenn der erste Ausgangstransistor (11) eingeschaltet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei der Spannungsregler aufweist: einen Regeltransistor (3) mit einem Steuerknoten und einer Laststrecke, wobei die Laststrecke in Serie zu der Laststrecke (D1 1-S11) des ersten Ausgangstransistors (11) geschaltet ist und wobei eine Serienschaltung mit der Laststrecke des Regeltransistors (3) und der Laststrecke des ersten Ausgangstransistors (11) zwischen den Ausgang (OUT) und einen ersten Versorgungsknoten (1₁) geschaltet ist; und eine Vorspannungsquelle (4), welche zwischen den Steuerknoten des Regeltransistors (3) und einen ersten Laststreckenknoten (S11) des ersten Ausgangstransistors (11) geschaltet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Steuern des ersten Ausgangstransistors aufweist: Treiben eines ersten Stromes durch einen ersten Widerstand (211) in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal (CS11) mittels einer ersten Stromquelle (212), wobei der erste Widerstand (211) zwischen den Steuerknoten (G11) und einen ersten Laststreckenknoten (S11) des ersten Ausgangstransistors (11) geschaltet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das Treiben des ersten Ausgangstransistors (11) weiterhin aufweist: Treiben eines zweiten Stromes (1214) durch einen zweiten Widerstand (213) mittels einer zweiten Stromquelle (214); und Betreiben eines ersten Verstärkers (215), der zwischen einen gemeinsamen Schaltungsknoten des zweiten Widerstands (213) und der zweiten Stromquelle (214) und den Steuerknoten (G11) des ersten Ausgangstransistors (11) geschaltet ist, in Abhängigkeit von einem durch die zweite Stromquelle bereitgestellten Strom entweder in einem Stromquellenmodus oder einem Stromsenkenmodus..
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21-22, das weiterhin aufweist: Erzeugen verschiedener Strompegel des ersten Stromes (1212) durch die erste Stromquelle (212) abhängig von dem ersten Steuersignal (CS11), und durch die zweite Stromquelle, die durch das erste Steuersignal (CS11) gesteuert wird, Betreiben des Verstärkers (215) in dem Stromquellenmodus, wenn der Strompegel des ersten Stromes (1212) durch den ersten Widerstand (211) sich erhöht, und in dem Stromsenkenmodus, wenn der Strompegel des ersten Stromes (1212) durch den ersten Widerstand (211) sich verringert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19-23, das weiterhin aufweist: Deaktivieren des Spannungsreglers, in Abhängigkeit von einer Spannung zwischen dem Ausgang (OUT) und einem Versorgungsknoten (2₂).
Verfahren gemäß Anspruch 24, das weiterhin aufweist: Klemmen einer Spannung zwischen dem Ausgang (OUT) und dem Versorgungsknoten (2₂).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19-25, das weiterhin aufweist: Ansteuern eines MOS-Transistors (Z) mittels des ersten Ausgangstransistors (11).