DE102017108872B4

DE102017108872B4 - High-Side-Schaltvorrichtung und Herstellungsverfahren für eine solche

Info

Publication number: DE102017108872B4
Application number: DE102017108872.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Immel
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2037-04-27
Also published as: DE102017108872A1

Abstract

High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) zum Schalten eines Stroms (101, 201, 301) für eine elektrische Last (150, 250, 350), miteinem ersten Schaltelement (102, 202), welches zwischen einem Leistungseingang (103, 203) und einem Leistungsausgang (104, 204) der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) angeordnet ist,einer Komparatoreinrichtung (105, 205, 305), welche ausgebildet ist, bei Überschreiten eines Grenzwerts durch einen Spannungsabfall (106, 206) über dem ersten Schaltelement (102, 202), ein Warnsignal (107, 207, 307) auszugeben, undeiner Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308), welche ausgebildet ist, das erste Schaltelement (102, 202) aus einem Schaltausgang (109, 209) mit einer steuerbaren Schaltspannung zu versorgen und die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) aus einem Versorgungsausgang (110, 210) mit einer Versorgungsspannung zu versorgen,wobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen positiven Komparatoreingang (213, 313) aufweist, der mit einem Eingang des ersten Schaltelements (102, 202) gekoppelt ist, und einen negativen Komparatoreingang (214, 314) aufweist, der mit einem Ausgang des ersten Schaltelements (102, 202) gekoppelt ist, undwobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen Versorgungseingang (215, 315) aufweist, der mit dem Versorgungsausgang (110, 210) der Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308) gekoppelt ist,wobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen Komparator (212, 312) aufweist, und wobei ein positiver Eingang (324) des Komparators (212, 312) direkt mit dem positiven Komparatoreingang (213, 313) gekoppelt ist, und wobei ein negativer Eingang (325) des Komparators (212, 312) über einen ersten Widerstand (326) mit dem negativen Komparatoreingang (214, 314) gekoppelt ist und der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) über einen zweiten Widerstand (327) mit dem negativen Eingang (325) des Komparators (212, 312) gekoppelt ist,wobei zwischen dem zweiten Widerstand (327) und dem negativen Eingang (325) des Komparators (212, 312) oder dem Versorgungseingang (215, 315) und dem zweiten Widerstand (327) eine erste Diode (328) in Durchlassrichtung angeordnet ist,wobei der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) direkt mit einem positiven Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist und wobei der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) über eine Z-Diode (329) und ein zweites Schaltelement mit einem negativen Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist, undwobei das zweite Schaltelement als PNP-Transistor (330) ausgebildet ist, wobei die Z-Diode (329) mit der Basis des PNP-Transistors (330) gekoppelt ist und wobei der Emitter des PNP-Transistors (330) mit dem negativen Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist und wobei der Kollektor des PNP-Transistors (330) mit einer Masse (151, 251, 351) gekoppelt ist und wobei zwischen der Basis des PNP-Transistors (330) und der Masse (151, 251, 351) ein dritter Widerstand (331) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine High-Side-Schaltvorrichtung und ein Herstellverfahren für eine solche High-Side-Schaltvorrichtung.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Schaltelementen für Fahrzeugbordnetze beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in welcher elektrische Lasten geschaltet werden.
In modernen Fahrzeugen wird eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern eingesetzt. Solche Verbraucher können beispielsweise der Klimakompressor oder dergleichen sein. In modernen Bordnetzen mit Stromverteilern müssen die Verbraucher über ein Schaltelement auf der Hochspannungsseite (Highside) versorgt werden. Ferner müssen die Verbraucher gegen Überströme beziehungsweise Kurzschlüsse abgesichert werden.
Zur Absicherung der Verbraucher gegen Überströme beziehungsweise Kurzschlüsse ist eine signifikante Strommessung erforderlich. Herkömmliche Methoden basieren üblicherweise auf einer Shunt-Strommessung. Auf dem Markt sind dazu beispielsweise integrierte Bausteine verfügbar. Eine solche Shunt-Strommessung verursacht allerdings zusätzliche Verluste im Shunt-Widerstand und führt zu einem erhöhten Bauvolumen auf der Platine.
Alternativ zu einer Shunt-Strommessung kann auch auf sog. Pro-FETs zurückgegriffen werden, wenn der Strom der zu schaltenden Lasten die eher niedrigen Betriebsgrenzen der Pro-FETs nicht überschreitet. In Pro-FETs werden Operationsverstärker mit Rail-to-Rail Eingang verwendet, die sehr komplex und aufwändig in der Herstellung sind.
Die DE 10 2015 104 275 A1 und die DE 10 2015 107 718 A1 offenbaren jeweils eine Absicherungsvorrichtung für ein Fahrzeugbordnetz, bei welcher ein Halbleiterschalter im Lastpfad angeordnet ist.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltung mit reduzierter Komplexität zum Schalten elektrischer Lasten mit hoher Leistung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
Die vorliegende Erfindung stellt eine High-Side-Schaltvorrichtung bereit. Eine High-Side-Schaltvorrichtung wird zwischen der Spannungsquelle und der Last angeordnet, im Gegensatz zu Low-Side-Schaltern, die zwischen Last und Masse angeordnet werden.
Bei der High-Side-Schaltvorrichtung ist ein erstes Schaltelement im Leistungspfad vorgesehen, also zwischen einem Leistungseingang und einem Leistungsausgang der High-Side-Schaltvorrichtung. Wird das erste Schaltelement geschlossen, auch leitend oder niederohmig, kann folglich ein Strom von dem Leistungseingang zu dem Leistungsausgang und damit durch die elektrische Last fließen.
In der High-Side-Schaltvorrichtung überwacht eine Komparatoreinrichtung den Spannungsabfall über dem ersten Schaltelement, also über einem Leistungspfad des ersten Schaltelements.
Schließlich sieht die Erfindung vor, dass sowohl die Komparatoreinrichtung als auch das erste Schaltelement durch eine Spannungsversorgungseinrichtung mit der gleichen Spannung versorgt werden. Bei dem ersten Schaltelement dient die Versorgungsspannung dem Ansteuern des ersten Schaltelements. Das erste Schaltelement ist also nur durchgesteuert beziehungsweise leitend, wenn die Versorgungsspannung anliegt. Die Versorgungsspannung kann dazu gezielt ein- und ausgeschaltet werden. In der Komparatoreinrichtung dient die Versorgungsspannung der Versorgung der einzelnen Bauteile der Komparatoreinrichtung.
In einer Ausführungsform kann das erste Schaltelement als ein N-Kanal MOSFET ausgebildet sein, wobei ein Drain-Anschluss des N-Kanal MOSFET mit dem Leistungseingang der High-Side-Schaltvorrichtung gekoppelt sein kann und ein Source-Anschluss des N-Kanal MOSFET mit dem Leistungsausgang der High-Side-Schaltvorrichtung gekoppelt sein kann.
MOSFETS sind elektronische Schaltelemente, die einen sehr geringen Durchgangswiderstand R_DSon haben. MOSFETs können daher hohe Ströme mit geringen Verlusten schalten.
Der Durchgangswiderstand R_DSon weist bei MOSFETs einen Wert auf, der beispielsweise dem Datenblatt des jeweiligen MOSFET entnommen werden kann. Über dem Durchgangswiderstand R_DSon des MOSFET wird in Abhängigkeit des durch den MOSFET fließenden Stroms eine Spannung abfallen. Diese abfallende Spannung kann durch die Komparatoreinrichtung erfasst werden und als Messgröße für den durch den MOSFET fließenden Strom genutzt werden.
Liegt in dem Bordnetz beispielsweise zwischen der High-Side-Schaltvorrichtung und Masse ein Kurzschluss vor, wird der Strom durch den MOSFET weit über den üblichen Werten liegen, da er nicht durch die Last, sondern über den niederohmigen Kurzschluss direkt nach Masse fliest.
Der Durchgangswiderstand R_DSon des MOSFET kann folglich als Sensor beziehungsweise Messelement genutzt werden, ohne dass in der Schaltung ein separates Messelement, beispielsweise ein Shunt, eingesetzt werden müsste.
In einer Ausführungsform kann die Spannungsversorgungseinrichtung eine Ladungspumpe aufweisen, welche die steuerbare Schaltspannung und die Versorgungsspannung derart bereitstellt, dass deren Betrag um einen vorgegebenen Wert über dem Betrag einer an der High-Side-Schaltvorrichtung anliegenden Eingangsspannung liegt.
Unter der Eingangsspannung ist diejenige Spannung zu verstehen, welche an dem Leistungseingang der High-Side-Schaltvorrichtung anliegt und welche folglich auch die elektrische Last versorgt. In einem Fahrzeugbordnetz kann dies beispielsweise die 12 V Bordnetzspannung sein. Selbstverständlich sind beispielsweise auch Spannungen von 24 V und 48 V oder andere Spannungen möglich.
Der vorgegebene Wert, um welchen die Schaltspannung und die Versorgungsspannung gegenüber der Eingangsspannung an der High-Side-Schaltvorrichtung erhöht werden, kann beispielsweise zwischen 8 V und 20V, insbesondere zwischen 10 V und 14 V liegen und auch bei 12 V liegen. Im durchgeschalteten Zustand des ersten Schaltelements, ist dieses niederohmig. Die Spannung am Leistungsausgang der High-Side-Schaltvorrichtung und damit am Ausgang des ersten Schaltelements erhöht sich damit annähernd auf den Betrag der Eingangsspannung, welche dann über der elektrischen Last abfällt.
Insbesondere MOSFETs müssen aber mit einer Steuerspannung angesteuert werden, deren Betrag über dem Betrag der Spannung am Ausgang (Source) des MOSFET liegt. Mit Hilfe der Ladungspumpe wird also diese benötigte Schaltspannung für das Schaltelement erzeugt.
Gleichzeitig erzeugt die Ladungspumpe eine Versorgungsspannung für die Komparatoreinrichtung, deren Betrag dem Betrag der Schaltspannung gleicht. Der Komparator wird also mit einer Spannung versorgt und betrieben, deren Betrag größer ist, als der Betrag der Eingangsspannung.
Damit wird die Komparatoreinrichtung mit einer floatenden und gegen Überspannung geschützten Versorgungsspannung betrieben, welche durch die Ladungspumpe bereitgestellt wird. Als Spannungsversorgungseinrichtung kann beispielsweise ein integrierter Highside-Treiber, insbesondere auch mit integrierter Ladungspumpe, verwendet werden. Es versteht sich, dass alternativ auch zwei separate Elemente, also ein Highside-Treiber und eine separate Ladungspumpe verwendet werden können.
In einer Ausführungsform kann der Versorgungsausgang der Ladungspumpe über ein kapazitives Bauelement, beispielsweise einen Kondensator, mit dem Leistungseingang gekoppelt sein.
Der Ausgang der Ladungspumpe, der die Komparatoreinrichtung und den Treiber des ersten Schaltelements versorgt, wird beispielsweise über einen Kondensator auf den Betrag der Eingangsspannung referenziert. Damit kann sichergestellt werden, dass die Versorgungsspannung für die Komparatoreinrichtung der Eingangsspannung folgt.
In einer Ausführungsform kann die Komparatoreinrichtung einen positiven Komparatoreingang aufweisen, der mit einem Eingang des ersten Schaltelements gekoppelt sein kann. Ferner kann die Komparatoreinrichtung einen negativen Komparatoreingang aufweisen, der mit einem Leistungsausgang des ersten Schaltelements gekoppelt sein kann. Schließlich kann die Komparatoreinrichtung einen Versorgungseingang aufweisen, der mit dem Versorgungsausgang der Spannungsversorgungseinrichtung gekoppelt sein kann.
Bei der vorliegenden Erfindung kann auf Grund der Versorgung der Komparatoreinrichtung durch die Spannungsversorgungseinrichtung ein einfacher Komparator anstelle eines Operationsverstärkers mit Rail-To-Rail Eingang verwendet werden. Dadurch verringert sich die Komplexität der High-Side-Schaltvorrichtung. Ferner reduziert sich auch die Toleranz bei der Erkennung des Kurzschlussstroms.
In einer Ausführungsform kann die Komparatoreinrichtung einen Komparator aufweisen. Bei einem positiven Strom, also aus der Quelle oder Batterie in die Last, wird der Leistungseingang positiver gegenüber dem Leistungsausgang am ersten Schalelement vorgespannt. Ein positiver Eingang des Komparators kann direkt mit dem positiven Anschluss der über dem Schaltelement abfallenden Spannung gekoppelt sein und ein negativer Eingang des Komparators kann über einen ersten Widerstand mit dem negativen Anschluss, auch Referenz genannt, gekoppelt sein. Der Versorgungseingang der Komparatoreinrichtung kann ferner über einen zweiten Widerstand mit dem negativen Eingang des Komparators gekoppelt sein.
Der erste Widerstand und der zweite Widerstand bilden gemeinsam einen Spannungsteiler, der den negativen Eingang des Komparators vorspannt. Über diesen Spannungsteiler kann also eingestellt werden, bei welchem Strom durch das erste Schaltelement der Komparator ein Kurzschlusssignal an seinem Ausgang ausgibt.
Lediglich beispielhaft sei der Durchgangswiderstand R_Dson des ersten Schaltelements 1 mΩ. Der erste Widerstand kann beispielsweise einen Wert von 100 Ω und der zweite Widerstand einen Wert von 10 kΩ haben. Der Spannungsteiler hat also ein Verhältnis von 100/(100+10000). Es versteht sich, dass je nach Anwendung andere Werte möglich sind.
In einem 12 V Bordnetz liegt bei durchgesteuertem ersten Schaltelement an dem negativen Komparatoreingang eine Spannung von 12 V an. An dem Versorgungseingang liegt beispielsweise eine Spannung von 12V + 10V an. Die Differenz liegt also bei 10V, welche durch den Spannungsteiler geteilt werden.
Der negative Eingang des Komparators wird also auf ca. 100 mV vorgespannt.
Steigt nun der Strom durch das erste Schaltelement an, steigt auch der Spannungsabfall über dem ersten Schaltelement und die Spannung am Ausgang des ersten Schaltelements sinkt gegenüber der Spannung an seinem Eingang um diesen Betrag. Bei einem Durchgangswiderstand R_Dson von 1 mΩ und einem Strom von 100 A erreicht die Spannung am negativen Eingang des Komparators das Spannungsniveau des positiven Eingangs des Komparators und der Ausgang des Komparators wird entsprechend umschalten.
In einer Ausführungsform kann zwischen dem zweiten Widerstand und dem negativen Eingang des Komparators oder dem Versorgungseingang und dem zweiten Widerstand eine erste Diode, insbesondere eine Siliziumdiode, in Durchlassrichtung angeordnet sein.
Die Diode kann derart ausgewählt werden, dass deren thermisches Verhalten in etwa dem thermischen Verhalten des ersten Schaltelements gleicht beziehungsweise dieses ausgleicht. Ferner kann die Diode derart in der High-Side-Schaltvorrichtung angeordnet werden, dass diese thermisch mit dem ersten Schaltelement gekoppelt ist, also dessen Temperaturänderungen zumindest teilweise nachvollzieht.
Über der Diode fallen üblicherweise beispielsweise ca. 0,7 V ab. Diese können bei der Dimensionierung des ersten und des zweiten Widerstands berücksichtigt werden. Erwärmt sich nun die Diode verringert sich die Durchlassspannung der Diode. Erwärmt sich die Diode sinkt also die Spannung in dem Zweig des Spannungsteilers, der den zweiten Widerstand aufweist, und die Spannung über dem ersten Widerstand steigt an.
Bei dem ersten Schaltelement, insbesondere wenn dieses als N-Kanal MOSFET ausgebildet ist, steigt der Durchgangswiderstand R_Dson, wenn sich die Temperatur des ersten Schaltelements erhöht. Damit verringert sich im Kurzschlussfall aber auch der Kurzschlussstrom. Die Diode wirkt durch die thermische Kopplung dem Verhalten des ersten Schaltelements entgegen und ermöglicht folglich eine Temperaturkompensation für das erste Schaltelement.
In einer Ausführungsform kann der Versorgungseingang der Komparatoreinrichtung direkt mit einem positiven Versorgungsanschluss des Komparators gekoppelt sein und der Versorgungseingang der Komparatoreinrichtung kann über eine Z-Diode und ein zweites Schaltelement mit einem negativen Versorgungsanschluss des Komparators gekoppelt sein.
Die Versorgung des Komparators erfolgt aus der Spannungsversorgungseinrichtung über das zweite Schaltelement in Verbindung mit der Z-Diode. Die Z-Diode schützt den Komparator vor Überspannungen.
In einer Ausführungsform kann das zweite Schaltelement als PNP-Transistor ausgebildet sein, wobei die Z-Diode mit der Basis des PNP-Transistors gekoppelt sein kann und wobei der Emitter des PNP-Transistors mit dem negativen Versorgungsanschluss des Komparators gekoppelt sein kann. Ferner kann der Kollektor des PNP-Transistors mit einer Masse gekoppelt sein und zwischen der Basis des PNP-Transistors und der Masse ein dritter Widerstand angeordnet sein.
Über die Z-Diode können beispielsweise 18 V abfallen. Gegenüber Masse kann die Versorgungspannung, wie oben bereits erläutert, beispielsweise 12 V + 12 V = 24 V betragen. Ferner fallen über der Basis-Kollektor-Diode des PNP-Transistors ca. 0,7 V ab. Der negative Versorgungsanschluss des Komparators wird also mit einer Spannung versorgt, die gegenüber Masse 24 V - 18 V + 0,7 V = 6,7 V beträgt und die um 17,3 V unterhalb der Spannung am positiven Versorgungsanschluss des Komparators liegt.
Wie oben bereits erläutert kann der Versorgungspannungsausgang der Ladungspumpe über einen Kondensator mit dem Leistungseingang gekoppelt sein. Dadurch, dass der Versorgungspannungsausgang der Ladungspumpe über den Kondensator an der Versorgungsspannung, beispielsweise 12 V, fußt, wird sichergestellt, dass die Versorgungspannung des Komparators immer um die Höhe der Spannung der Ladungspumpe höher liegt als die Spannung an seinen Komparator-Eingängen. Damit kann der Komparator nie übersteuert werden.
In einer Ausführungsform kann die High-Side-Schaltvorrichtung eine Steuereinrichtung aufweisen, welche einen Signaleingang aufweist, der mit einem Signalausgang der Komparatoreinrichtung gekoppelt sein kann. Ferner kann die Steuereinrichtung über den Signaleingang ein Kurzschlusssignal erhalten und dazu ausgebildet sein, das Kurzschlusssignal beim Einschalten der High-Side-Schaltvorrichtung zu ignorieren.
Die Steuereinrichtung kann beispielsweise ein Prozessor oder Mikrocontroller oder dergleichen sein. Insbesondere kann die Steuereinrichtung beispielsweise ein Steuergerät für ein Fahrzeug oder dergleichen sein. Die Steuereinrichtung kann ferner ein Steuersignal für die Spannungsversorgungseinrichtung erzeugen, welches diese veranlasst das erste Schaltelement durchzusteuern.
Wird die High-Side-Schaltvorrichtung mit der Versorgung, beispielsweise dem Fahrzeugbordnetz verbunden, beispielsweise bei einem Start des Fahrzeugs und beim Durchsteuern des ersten Schaltelements, gibt die Komparatoreinrichtung kurzzeitig das Kurzschlusssignal aus, das einen Kurzschluss kennzeichnet.
Die Steuereinrichtung muss also in diesen Momenten das Kurzschlusssignal ignorieren, um keinen Fehlalarm auszulösen. Dazu kann beispielsweise ein Timer, Zähler oder Time-Out in der Steuereinrichtung vorgesehen sein.
Figurenliste
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer High-Side-Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer High-Side-Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer High-Side-Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Herstellverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer High-Side-Schaltvorrichtung 100. Die High-Side-Schaltvorrichtung 100 kann beispielsweise zum Schalten von Lasten in einem Fahrzeugbornetz oder dergleichen genutzt werden. Unter einem Fahrzeug kann dabei beispielsweise ein Kraftfahrzeug, aber auch ein Schienen- oder Luftfahrzeug verstanden werden. Die High-Side-Schaltvorrichtung 100 ist auf diese Anwendungen aber nicht beschränkt und kann in jeder Anwendung eingesetzt werden, in der elektrische Lasten 150 geschaltet werden müssen.
Die High-Side-Schaltvorrichtung 100 weist ein erstes Schaltelement 102 auf. Das erste Schaltelement 102 ist zwischen einem Leistungseingang 103 und einem Leistungsausgang 104 der High-Side-Schaltvorrichtung 100 angeordnet. Die High-Side-Schaltvorrichtung 100 weist ferner eine Komparatoreinrichtung 105 auf, die mit dem ersten Schaltelement 102 gekoppelt ist, um einen Spannungsabfall über diesem zu erfassen. Schließlich ist eine Spannungsversorgungseinrichtung 108 vorgesehen, die mit dem ersten Schaltelement 102 und der Komparatoreinrichtung 105 gekoppelt ist, um diese mit elektrischer Energie zu versorgen.
Die Spannungsversorgungseinrichtung 108 versorgt das erste Schaltelement 102 aus einem Schaltausgang 109 mit einer steuerbaren Schaltspannung. Die Komparatoreinrichtung 105 wird dagegen aus einem Versorgungsausgang 110 mit einer Versorgungsspannung versorgt. Der Schaltausgang 109 kann beispielsweise auch als Treiberausgang bezeichnet werden, der über den Versorgungsausgang 110 gespeist werden kann. Dabei kann der Betrag der Versorgungsspannung gleich dem Betrag der Schaltspannung sein. Dies ist aber nicht zwingend nötig. Der Versorgungsausgang 110 kann permanent elektrische Leistung bereitstellen. Der Schaltausgang 109 dagegen kann beispielsweise nur dann elektrische Leistung beziehungsweise Spannung bereitstellen, wenn das erste Schaltelement 102 durchgesteuert werden soll.
Die Komparatoreinrichtung 105 überwacht, wie bereits erwähnt, den Spannungsabfall 106 über dem ersten Schaltelement 102. Dazu kann sie beispielsweise mit einem Eingang und einem Ausgang des ersten Schaltelements 102 gekoppelt sein. Der Durchgangswiderstand, auch R_Dson genannt, des ersten Schaltelements 102 dient folglich als Messwiderstand und ersetzt beispielsweise einen Shunt-Widerstand in der Schaltung.
Bei Überschreiten eines Grenzwerts durch den Spannungsabfall 106 über dem ersten Schaltelement 102 gibt die Komparatoreinrichtung 105 ein Warnsignal 107 aus. Das Warnsignal 107 kann beispielsweise ein binäres Signal sein, das nur zwei Werte annehmen kann. Alternativ kann das Warnsignal 107 auch ein analoges Spannungssignal oder dergleichen sein.
In Normalbetrieb wird der Strom 101 durch eine Spannung am Leistungseingang 103 und den Widerstand der Last 150 bestimmt. Ist allerdings ein niederohmiger Kurzschluss gegen Masse 151 zwischen dem Leistungsausgang 104 und der Last 150 vorhanden, fließt ein erhöhter Kurzschlussstrom gegen Masse 151 ab. Durch diesen erhöhten Strom steigt auch die Spannung über dem ersten Schaltelement 102. Diese erhöhte Spannung kann durch die Komparatoreinrichtung 105 ausgewertet und erfasst werden. Die Komparatoreinrichtung 105 wird durch die gleiche Spannungsversorgungseinrichtung 108 mit der gleichen Spannung versorgt, wie das erste Schaltelement 102.
2 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer High-Side-Schaltvorrichtung 200. Die High-Side-Schaltvorrichtung 200 basiert auf der High-Side-Schaltvorrichtung 100. Folglich weist die High-Side-Schaltvorrichtung 200 das erste Schaltelement 202 auf. Das erste Schaltelement 202 ist zwischen dem Leistungseingang 203 und dem Leistungsausgang 204 der High-Side-Schaltvorrichtung 200 angeordnet. Die High-Side-Schaltvorrichtung 200 weist ferner die Komparatoreinrichtung 205 auf, die mit dem ersten Schaltelement 202 gekoppelt ist, um einen Spannungsabfall über diesem zu erfassen. Schließlich ist die Spannungsversorgungseinrichtung 208 vorgesehen, die mit dem ersten Schaltelement 202 und der Komparatoreinrichtung 205 gekoppelt ist, um diese mit elektrischer Energie zu versorgen.
Bei der High-Side-Schaltvorrichtung 200 weist das erste Schaltelement 202 einen N-Kanal MOSFET 211 auf. Der Drain-Anschluss 220 des N-Kanal MOSFET 211 ist mit dem Leistungseingang 203 gekoppelt und der Source-Anschluss 222 des N-Kanal MOSFET 211 ist mit dem Leistungsausgang 204 gekoppelt. Der Gate-Anschluss 221 des N-Kanal MOSFET 211 ist mit dem Schaltausgang 209 der Spannungsversorgungseinrichtung 208 gekoppelt. Stellt die Spannungsversorgungseinrichtung 208 an dem Schaltausgang 209 also eine Spannung bereit, die positiv gegenüber der Spannung an dem Source-Anschluss 222 des N-Kanal MOSFET 211 ist, schaltet dieser durch und der Strom 201 fließt durch die elektrische Last 250.
In der Spannungsversorgungseinrichtung 208 ist eine Ladungspumpe 216 vorgesehen, die eine solche Spannung erzeugt, die positiv gegenüber der Spannung an dem Drain-Anschluss 220 des N-Kanal MOSFET 211 ist. Ferner ist eine Steuereinrichtung 217 vorgesehen, welche die Spannungsversorgungseinrichtung 208 ansteuert, also die Spannung am Schaltausgang 209 ein- beziehungsweise ausschaltet.
Die Steuereinrichtung 217 ist in 2 außerhalb der High-Side-Schaltvorrichtung 200 angeordnet. Es versteht sich, dass die Steuereinrichtung 217 aber auch als Bestandteil der High-Side-Schaltvorrichtung 200 ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann die Spannungsversorgungseinrichtung 208 auch in der Steuereinrichtung 217 angeordnet sein. Ferner können beispielsweise einzelne oder alle Elemente der High-Side-Schaltvorrichtung 200 gemeinsam mit der Steuereinrichtung 217 in einem Steuergerät für ein Fahrzeug angeordnet sein. Ein solches Steuergerät beziehungsweise die Steuereinrichtung 217 kann beispielsweise über einen Fahrzeugbus mit weiteren Geräten in dem Fahrzeug kommunizieren.
Die Komparatoreinrichtung 205 weist einen positiven Komparatoreingang 213 und einen negativen Komparatoreingang 214 sowie einen Versorgungseingang 215 auf. Der positive Komparatoreingang 213 und der negative Komparatoreingang 214 sind jeweils mit einem positiven beziehungsweise negativen Eingang eines Komparators 212 gekoppelt. Ferner wird der Komparator 212 über den Versorgungseingang 215 von der Spannungsversorgungseinrichtung 208 mit einer Versorgungsspannung versorgt. Damit kann eine floatende und gegen Überspannungen geschützte Versorgungsspannung bereitgestellt werden. Dies ermöglicht beispielsweise die Verwendung einfacher Komparatoren ohne Rail-To-Rail Eingang.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer High-Side-Schaltvorrichtung 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die High-Side-Schaltvorrichtung 300 wird durch ein Fahrzeugbordnetz, symbolisch durch eine Fahrzeugbatterie 353 dargestellt, versorgt, die mit dem Leistungseingang 303 gekoppelt ist. Der N-Kanal MOSFET 311 ist zwischen dem Leistungseingang 303 und dem Leistungsausgang 304 angeordnet. In der High-Side-Schaltvorrichtung 300 wird die Spannungsversorgungseinrichtung 308 über den Leistungseingang 303 versorgt. Ferner ist die Verbindung zwischen dem Leistungseingang 303 und der Komparatoreinrichtung 305, welche die Versorgungsspannung führt, über einen Kondensator 323 mit dem Leistungseingang 303 gekoppelt. Der Kondensator 323 referenziert die Versorgungsspannung der Komparatoreinrichtung 305 des N-Kanal MOSFET 311 folglich auf die Spannung des Fahrzeugbordnetzes.
Zwischen dem Schaltausgang der Spannungsversorgungseinrichtung 308 und dem Gate-Anschluss 321 des N-Kanal MOSFET 311 ist ein Gate-Widerstand 332 vorgesehen. Ferner ist in der High-Side-Schaltvorrichtung 300 die Steuereinrichtung 317 als Bestandteil der High-Side-Schaltvorrichtung 300 dargestellt und weist eine Busleitung 352 auf, welche die High-Side-Schaltvorrichtung 300 mit einem Fahrzeugnetzwerk koppelt.
Die Hauptunterschiede zwischen der High-Side-Schaltvorrichtung 200 und der High-Side-Schaltvorrichtung 300 liegen in der Ausführung der Komparatoreinrichtung 305.
Die Komparatoreinrichtung 305 weist einen Komparator 312 auf, wobei ein positiver Eingang 324 des Komparators 312 direkt mit dem positiven Komparatoreingang 313, hier also mit dem Drain-Anschluss 320 des N-Kanal MOSFET 311, gekoppelt ist. Ferner ist ein negativer Eingang 325 des Komparators 312 über einen ersten Widerstand 326 mit dem negativen Komparatoreingang 314, hier also mit dem Source-Anschluss 322 des N-Kanal MOSFET 311, gekoppelt. Der Versorgungseingang 315 der Komparatoreinrichtung 305 ist über einen zweiten Widerstand 327 mit dem negativen Eingang 325 des Komparators 312 gekoppelt.
Der erste Widerstand 326 und der zweite Widerstand 327 bilden folglich einen Spannungsteiler für die Spannung, welche zwischen dem Source-Anschluss 322 und dem Versorgungsausgang der Spannungsversorgungseinrichtung 308 anliegt. Dieser Spannungsteiler dient der Vorspannung des negativen Eingangs 325 des Komparators 312.
Zwischen dem zweiten Widerstand 327 und dem negativen Eingang 325 des Komparators 312 ist eine erste Diode 328 in Durchlassrichtung angeordnet. Diese Diode 328 ist optional, kann also auch weggelassen werden, und dient der Temperaturkompensation des R_Dson des N-Kanal MOSFET 311.
Zur Versorgung des N-Kanal MOSFET 311 ist der Versorgungseingang der Komparatoreinrichtung 305 direkt mit einem positiven Versorgungsanschluss des Komparators 312 gekoppelt. Der Versorgungseingang 315 ist ferner über eine Z-Diode 329 und einen PNP-Transistor mit einem negativen Versorgungsanschluss des Komparators 312 gekoppelt. Dabei ist die Z-Diode 329 mit der Basis des PNP-Transistors 330 gekoppelt, der Emitter des PNP-Transistors 330 ist mit dem negativen Versorgungsanschluss des Komparators 312 gekoppelt und der Kollektor des PNP-Transistors 330 ist mit Masse 351 gekoppelt. Ferner ist zwischen der Basis des PNP-Transistors 330 und der Masse 351 ein dritter Widerstand 331 angeordnet.
Mit dieser Anordnung aus Z-Diode 329 und PNP-Transistor 330 ist sichergestellt, dass der Komparator 312 immer mit einer geeigneten Versorgungsspannung betrieben wird und nie übersteuert wird.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Herstellverfahrens zum Herstellen einer High-Side-Schaltvorrichtung 100, 200, 300 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1-3 als Referenz beibehalten.
In einem ersten Schritt S1 des Anordnens wird ein erstes Schaltelement 102, 202 zwischen einem Leistungseingang 103, 203 und einem Leistungsausgang 104, 204 der High-Side-Schaltvorrichtung 100, 200, 300 angeordnet. In einem zweiten Schritt S2 des Koppelns wird eine Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 mit dem ersten Schaltelement 102, 202 gekoppelt, welche ausgebildet ist, bei Überschreiten eines Grenzwerts durch einen Spannungsabfall 106, 206 über dem ersten Schaltelement 102, 202, ein Warnsignal 107, 207, 307 auszugeben. Schließlich wird in einem dritten Schritt S3 des Bereitstellens eine Spannungsversorgungseinrichtung 108, 208, 308 bereitgestellt, welche ausgebildet ist, das erste Schaltelement 102, 202 aus einem Schaltausgang 109, 209 mit einer steuerbaren Schaltspannung zu versorgen und die Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 aus einem Versorgungsausgang 110, 210 mit einer Versorgungsspannung zu versorgen.
Der erste Schritt S1 des Anordnens kann das Anordnen eines N-Kanal MOSFET 211, 311 aufweisen, wobei ein Drain-Anschluss 320 des N-Kanal MOSFET 211, 311 mit dem Leistungseingang 103, 203 gekoppelt wird und ein Source-Anschluss 322 des N-Kanal MOSFET 211, 311 mit dem Leistungsausgang 104, 204 der High-Side-Schaltvorrichtung 100, 200, 300 gekoppelt wird.
Ferner kann der dritte Schritt S3 des Bereitstellens aufweisen, eine Ladungspumpe 216 bereitzustellen, welche die steuerbare Schaltspannung und die Versorgungsspannung derart bereitstellt, dass deren Betrag um einen vorgegebenen Wert über dem Betrag einer an der High-Side-Schaltvorrichtung 100, 200, 300 anliegenden Eingangsspannung liegt. Dabei kann der Versorgungsausgang 110, 210 der Ladungspumpe 216 über ein kapazitives Bauelement 323 mit dem Leistungseingang 103, 203 der High-Side-Schaltvorrichtung 100, 200, 300 gekoppelt werden.
Der zweite Schritt S2 des Koppelns kann aufweisen, einen positiven Komparatoreingang 213 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 mit einem Eingang des ersten Schaltelements 102, 202 zu koppeln, und einen negativen Komparatoreingang 214 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 mit einem Leistungsausgang 104, 204 des ersten Schaltelements 102, 202 zu koppeln, wobei ein Versorgungseingang 215 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 mit dem Versorgungsausgang 110, 210 der Spannungsversorgungseinrichtung 108, 208, 308 gekoppelt wird.
Im zweiten Schritt S2 des Koppelns kann ferner ein positiver Eingang 324 eines Komparators 212, 312 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 direkt mit dem positiven Komparatoreingang 213 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 gekoppelt werden und ein negativer Eingang 325 des Komparators 212, 312 kann über einen ersten Widerstand 326 mit dem negativen Komparatoreingang 214 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 gekoppelt werden. Der Versorgungseingang 215 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 kann über einen zweiten Widerstand 327 mit dem negativen Eingang 325 des Komparators 212, 312 gekoppelt werden, wobei insbesondere zwischen dem zweiten Widerstand 327 und dem negativen Eingang 325 des Komparators 212, 312 oder dem Versorgungseingang 215 und dem zweiten Widerstand 327 eine erste Diode 328 in Durchlassrichtung angeordnet werden kann.
Ferner kann der Versorgungseingang 215 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 direkt mit einem positiven Versorgungsanschluss des Komparators 212, 312 gekoppelt werden. Der Versorgungseingang 215 der Komparatoreinrichtung 105, 205, 305 kann ferner über eine Z-Diode 329 und einen PNP-Transistor 330 mit einem negativen Versorgungsanschluss des Komparators 212, 312 gekoppelt werden. Die Z-Diode 329 kann mit der Basis des PNP-Transistors 330 gekoppelt werden, der Emitter des PNP-Transistors 330 kann mit dem negativen Versorgungsanschluss des Komparators 212, 312 gekoppelt werden, und der Kollektor des PNP-Transistors 330 kann mit einer Masse 151, 251, 351 gekoppelt werden. Zwischen der Basis des PNP-Transistors 330 und der Masse 151, 251, 351 kann ein dritter Widerstand 331 angeordnet werden.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft
Bezugszeichenliste

100, 200, 300: High-Side-Schaltvorrichtung
101,201,301: Strom
102, 202: erstes Schaltelement
103, 203, 303: Leistungseingang
104,204,304: Leistungsausgang
105, 205, 305: Komparatoreinrichtung
106,206: Spannungsabfall
107,207,307: Warnsignal
108, 208, 308: Spannungsversorgungseinrichtung
109,209: Schaltausgang
110,210: Versorgungsausgang
211,311: MOSFET
212,312: Komparator
213, 313: positiver Komparatoreingang
214, 314: negativer Komparatoreingang
215,315: Versorgungseingang
216: Ladungspumpe
217,317: Steuereinrichtung
320: Drain
321: Gate
322: Source
323: Kondensator
324: positiver Eingang
325: negativer Eingang
326: erster Widerstand
327: zweiter Widerstand
328: Diode
329: Z-Diode
330: PNP-Transistor
331: dritter Widerstand
332: Gate-Widerstand
150,250,350: elektrische Last
151,251,351: Masse
352: Busleitung
353: Fahrzeugbatterie

Claims

High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) zum Schalten eines Stroms (101, 201, 301) für eine elektrische Last (150, 250, 350), mit einem ersten Schaltelement (102, 202), welches zwischen einem Leistungseingang (103, 203) und einem Leistungsausgang (104, 204) der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) angeordnet ist, einer Komparatoreinrichtung (105, 205, 305), welche ausgebildet ist, bei Überschreiten eines Grenzwerts durch einen Spannungsabfall (106, 206) über dem ersten Schaltelement (102, 202), ein Warnsignal (107, 207, 307) auszugeben, und einer Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308), welche ausgebildet ist, das erste Schaltelement (102, 202) aus einem Schaltausgang (109, 209) mit einer steuerbaren Schaltspannung zu versorgen und die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) aus einem Versorgungsausgang (110, 210) mit einer Versorgungsspannung zu versorgen, wobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen positiven Komparatoreingang (213, 313) aufweist, der mit einem Eingang des ersten Schaltelements (102, 202) gekoppelt ist, und einen negativen Komparatoreingang (214, 314) aufweist, der mit einem Ausgang des ersten Schaltelements (102, 202) gekoppelt ist, und wobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen Versorgungseingang (215, 315) aufweist, der mit dem Versorgungsausgang (110, 210) der Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308) gekoppelt ist, wobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen Komparator (212, 312) aufweist, und wobei ein positiver Eingang (324) des Komparators (212, 312) direkt mit dem positiven Komparatoreingang (213, 313) gekoppelt ist, und wobei ein negativer Eingang (325) des Komparators (212, 312) über einen ersten Widerstand (326) mit dem negativen Komparatoreingang (214, 314) gekoppelt ist und der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) über einen zweiten Widerstand (327) mit dem negativen Eingang (325) des Komparators (212, 312) gekoppelt ist, wobei zwischen dem zweiten Widerstand (327) und dem negativen Eingang (325) des Komparators (212, 312) oder dem Versorgungseingang (215, 315) und dem zweiten Widerstand (327) eine erste Diode (328) in Durchlassrichtung angeordnet ist, wobei der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) direkt mit einem positiven Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist und wobei der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) über eine Z-Diode (329) und ein zweites Schaltelement mit einem negativen Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist, und wobei das zweite Schaltelement als PNP-Transistor (330) ausgebildet ist, wobei die Z-Diode (329) mit der Basis des PNP-Transistors (330) gekoppelt ist und wobei der Emitter des PNP-Transistors (330) mit dem negativen Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist und wobei der Kollektor des PNP-Transistors (330) mit einer Masse (151, 251, 351) gekoppelt ist und wobei zwischen der Basis des PNP-Transistors (330) und der Masse (151, 251, 351) ein dritter Widerstand (331) angeordnet ist.
High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 1, wobei das erste Schaltelement (102, 202) als ein N-Kanal MOSFET (211,311) ausgebildet ist und wobei ein Drain-Anschluss (320) des N-Kanal MOSFET (211, 311) mit dem Leistungseingang (103, 203) und ein Source-Anschluss (322) des N-Kanal MOSFET (211, 311) mit dem Leistungsausgang (104, 204) der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) gekoppelt sind.
High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308) eine Ladungspumpe (216) aufweist, welche die steuerbare Schaltspannung und die Versorgungsspannung derart bereitstellt, dass deren Betrag um einen vorgegebenen Wert über dem Betrag einer an der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) anliegenden Eingangsspannung liegt.
High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 3, wobei der Versorgungsausgang (110, 210) der Ladungspumpe (216) über ein kapazitives Bauelement (323) mit dem Leistungseingang (103, 203) gekoppelt ist.
High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Steuereinrichtung (217, 317), welche einen Signaleingang aufweist, der mit einem Signalausgang der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) gekoppelt ist und ausgebildet ist, von diesem ein Kurzschlusssignal zu erhalten, wobei die Steuereinrichtung (217, 317) ausgebildet ist, das Kurzschlusssignal beim Einschalten der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) zu ignorieren.
High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Schaltelement (102, 202) als ein N-Kanal MOSFET (211, 311) ausgebildet ist und wobei ein Drain-Anschluss (320) des N-Kanal MOSFET (211, 311) mit dem Leistungseingang (103, 203) und ein Source-Anschluss (322) des N-Kanal MOSFET (211, 311) mit dem Leistungsausgang (104, 204) der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) gekoppelt sind, wobei die Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308) eine Ladungspumpe (216) aufweist, welche die steuerbare Schaltspannung und die Versorgungsspannung derart bereitstellt, dass deren Betrag um einen vorgegebenen Wert über dem Betrag einer an der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) anliegenden Eingangsspannung liegt, und wobei der Versorgungsausgang (110, 210) der Ladungspumpe (216) über ein kapazitives Bauelement (323) mit dem Leistungseingang (103, 203) gekoppelt ist, wobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen positiven Komparatoreingang (213, 313) aufweist, der mit einem Eingang des ersten Schaltelements (102, 202) gekoppelt ist, und einen negativen Komparatoreingang (214, 314) aufweist, der mit einem Ausgang des ersten Schaltelements (102, 202) gekoppelt ist, und wobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen Versorgungseingang (215, 315) aufweist, der mit dem Versorgungsausgang (110, 210) der Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308) gekoppelt ist, und wobei die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) einen Komparator (212, 312) aufweist, wobei ein positiver Eingang (324) des Komparators (212, 312) direkt mit dem positiven Komparatoreingang (213, 313) gekoppelt ist, und wobei ein negativer Eingang (325) des Komparators (212, 312) über einen ersten Widerstand (326) mit dem negativen Komparatoreingang (214, 314) gekoppelt ist und der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) über einen zweiten Widerstand (327) mit dem negativen Eingang (325) des Komparators (212, 312) gekoppelt ist, wobei zwischen dem zweiten Widerstand (327) und dem negativen Eingang (325) des Komparators (212, 312) eine erste Diode (328) in Durchlassrichtung angeordnet ist, und wobei der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) direkt mit einem positiven Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist und wobei der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) über eine Z-Diode (329) und einen PNP-Transistor (330) mit einem negativen Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist, wobei die Z-Diode (329) mit der Basis des PNP-Transistors (330) gekoppelt ist und wobei der Emitter des PNP-Transistors (330) mit dem negativen Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt ist und wobei der Kollektor des PNP-Transistors (330) mit einer Masse (151, 251, 351) gekoppelt ist und wobei zwischen der Basis des PNP-Transistors (330) und der Masse (151, 251, 351) ein dritter Widerstand (331) angeordnet ist.
Herstellverfahren für eine High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend die Schritte: Anordnen (S1) eines ersten Schaltelements (102, 202) zwischen einem Leistungseingang (103, 203) und einem Leistungsausgang (104, 204) der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300), Koppeln (S2) einer Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) mit dem ersten Schaltelement (102, 202), welche ausgebildet ist, bei Überschreiten eines Grenzwerts durch einen Spannungsabfall (106, 206) über dem ersten Schaltelement (102, 202), ein Warnsignal (107, 207, 307) auszugeben, und Bereitstellen (S3) einer Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308), welche ausgebildet ist, das erste Schaltelement (102, 202) aus einem Schaltausgang (109, 209) mit einer steuerbaren Schaltspannung zu versorgen und die Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) aus einem Versorgungsausgang (110, 210) mit einer Versorgungsspannung zu versorgen; wobei das Koppeln (S2) aufweist, einen positiven Komparatoreingang (213, 313) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) mit einem Eingang des ersten Schaltelements (102, 202) zu koppeln, und einen negativen Komparatoreingang (214, 314) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) mit einem Leistungsausgang (104, 204) des ersten Schaltelements (102, 202) zu koppeln, wobei ein Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) mit dem Versorgungsausgang (110, 210) der Spannungsversorgungseinrichtung (108, 208, 308) gekoppelt wird, wobei ein positiver Eingang (324) eines Komparators (212, 312) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) direkt mit dem positiven Komparatoreingang (213, 313) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) gekoppelt wird und ein negativer Eingang (325) des Komparators (212, 312) über einen ersten Widerstand (326) mit dem negativen Komparatoreingang (214, 314) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) gekoppelt wird und der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) über einen zweiten Widerstand (327) mit dem negativen Eingang (325) des Komparators (212, 312) gekoppelt wird, wobei insbesondere zwischen dem zweiten Widerstand (327) und dem negativen Eingang (325) des Komparators (212, 312) oder dem Versorgungseingang (215, 315) und dem zweiten Widerstand (327) eine erste Diode (328) in Durchlassrichtung angeordnet wird, und wobei der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) direkt mit einem positiven Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt wird und wobei der Versorgungseingang (215, 315) der Komparatoreinrichtung (105, 205, 305) über eine Z-Diode (329) und einen PNP-Transistor (330) mit einem negativen Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt wird, wobei die Z-Diode (329) mit der Basis des PNP-Transistors (330) gekoppelt wird, der Emitter des PNP-Transistors (330) mit dem negativen Versorgungsanschluss des Komparators (212, 312) gekoppelt wird, und der Kollektor des PNP-Transistors (330) mit einer Masse (151, 251, 351) gekoppelt wird und wobei zwischen der Basis des PNP-Transistors (330) und der Masse (151, 251, 351) ein dritter Widerstand (331) angeordnet wird.
Herstellverfahren nach Anspruch 7, wobei das Anordnen (S1) das Anordnen eines N-Kanal MOSFET (211, 311) aufweist, wobei ein Drain-Anschluss (320) des N-Kanal MOSFET (211, 311) mit dem Leistungseingang (103, 203) gekoppelt wird und ein Source-Anschluss (322) des N-Kanal MOSFET (211,311) mit dem Leistungsausgang (104, 204) der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) gekoppelt wird, und/oder wobei das Bereitstellen (S3) aufweist, eine Ladungspumpe (216) bereitzustellen, welche die steuerbare Schaltspannung und die Versorgungsspannung derart bereitstellt, dass deren Betragt um einen vorgegebenen Wert über dem Betrag einer an der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) anliegenden Eingangsspannung liegt, wobei der Versorgungsausgang (110, 210) der Ladungspumpe (216) über ein kapazitives Bauelement (323) mit dem Leistungseingang (103, 203) der High-Side-Schaltvorrichtung (100, 200, 300) gekoppelt wird.