DE19614354A1 - Steuerschaltung für eine MOS-Gate-gesteuerte Leistungshalbleiterschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und insbesondere auf sogenannte "intelligente" Leistungs-Halbleiterschaltungen mit MOS-Gate-Steuerung, bei denen der Rücksetzvorgang nach Auftreten eines Fehlerzustandes verbessert ist.

Bei "intelligenten" Leistungs-Halbleiterbauteilen oder -schal­ tungen ist ein Bauteil mit MOS-Gate-Steuerung, typischerweise ein Leistungs-MOSFET mit einer "Intelligenz" versehen, wie z. B. mit Schaltungen, die die Temperatur, die Strom- und Spannungs­ bedingungen des Bauteils überwachen und das Bauteil abschalten, wenn Fehlerzustände gemessen oder erwartet werden. Ein gut bekanntes Bauteil dieser Art ist der vollständig geschützte DMOS-Leistungsschalterkreis, der von der Fa. International Rectifier Corporation unter der Typenbezeichnung IRSF 3010 vertrieben wird und als "SMARTFET"-Transistor bezeichnet wird. SMARTFET ist in vielen Ländern eine Marke der Fa. International Rectifier Corporation.

Dieses Bauteil ist monolithisch in einem Gehäuse vom Typ TO 220 mit drei Anschlüssen ausgebildet. Es können auch andere Gehäuse­ bauformen verwendet werden. Das Gehäuse weist einen Eingangsan­ schluß, einen Drain-Anschluß und einen Source-Anschluß auf. Die Betriebsleistung für die Steuerschaltungen wird von den Ein­ gangs-Steuersignalen am Eingangsanschluß geliefert. Das Bauteil bildet einen vollständig geschützten monolithischen N-Kanal- Logikpegel-Leistungs-MOSFET mit einem Einschaltwiderstand von 80 Ohm und mit eingebauten Schutzschaltungen gegen Überstrom, Übertemperatur und elektrostatischen Entladungen (ESD), wobei weiterhin ein aktiver Überspannungsschutz vorgesehen ist.

Das Bauteil verwendet eine bistabile Schaltung oder eine Signalspeicherschaltung, die in das Halbleiterplättchen des Leistungs-Feldeffekttransistors integriert ist und die das Auftreten eines Fehlers erkennt und speichert und dann das Einschaltsignal von dem Gate des Leistungs-MOSFET abschaltet. Die Signalspeicherschaltung wird dadurch gelöscht und zurück­ gesetzt, daß der Eingangsanschluß für eine festgelegte minimale Dauer auf einem niedrigen Pegel gehalten wird. Wenn daher ein Fehlerzustand andauert und die Signalspeicherschaltung beim nächsten Arbeitszyklus zurückgesetzt wird, so schaltet das Bauteil in den Fehlerzustand hinein wieder ein und wird erneut ausgelöst, wobei dieser Zustand andauert, bis die Schaltung in anderer Weise zurückgesetzt oder gelöscht wird.

Dieser Zustand kann dadurch vermieden werden, daß ein getrennter Rücksetzanschluß an dem Halbleitergehäuse vorgesehen wird, der ein getrenntes Rücksetz-Eingangssignal empfängt. Dies würde jedoch ein Gehäuse mit fünf Anschlußstiften erfordern, so daß die Verwendung eines Gehäuses vom Typ SOT223 verhindert würde. Es ist jedoch sehr wünschenswert, dieses Bauteil in Form eines Gehäuses mit drei Anschlußstiften auszubilden, das ohne weitere Änderungen anstelle von anderen Gehäusen mit drei Anschlußstif­ ten eingesetzt werden kann, die mit intelligenten Schaltungen oder ohne diese ausgebildet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungs-Halb­ leiterschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein einwandfreies und gezieltes Rücksetzen ohne die Verwendung zusätzlicher Anschlußstifte an dem Gehäuse des Halbleiterbau­ teils möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Leistungs-Halbleiterschaltung kann ein eindeutiges Rücksetzsignal zum Rücksetzen der Fehler-Signal­ speicherschaltung nach einem Fehler dem Eingangs-Anschlußstift der Schaltung zugeführt werden, wobei unter allen anderen Betriebsbedingungen ein Rücksetzvorgang verhindert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet die neuartige Leistungs-Halbleiterschaltung, die beispielsweise auch mit der Schaltung des Halbleiterbauteils IRSF 3010 verwendet werden kann, ein analoges Multiplexen der Rücksetz- und Eingangs-Ein- und Abschaltsignale, so daß die Schaltung insgesamt nur drei Anschlußstifte aufweist und in einem üblichen Gehäuse mit drei Anschlußstiften angeordnet werden kann.

Die erfindungsgemäße Leistungs-Halbleiterschaltung verwendet zwei unterschiedliche Schwellenwertspannungen:

• 1. Einen Rücksetzschwellenwert, der typischerweise 1 Volt oder weniger betragen kann. Wenn der Eingangs-Anschluß­ stift unter diesen Schwellenwert gezogen wird, so wird der Fehler-Signalspeicher zurückgesetzt.
• 2. Ein Setz-Schwellenwert, der typischerweise 3,2 Volt betragen kann. Wenn der Eingangs-Anschlußstift über diesen Schwellenwert gezogen wird, so wird das Bauteil mit MOS-Gate- Steuerung eingeschaltet, während, wenn dieser Anschlußstift unter 3,2 Volt gezogen wird, das Bauteil mit MOS-Gate-Steuerung abgeschaltet wird.

Im fehlerfreien Zustand wird das Eingangssignal zwischen einer Spannung oberhalb der Rücksetzspannung, beispielsweise 2 Volt, zum Abschalten des Bauteils, und einer Spannung oberhalb der Setz-Spannung, beispielsweise 5 Volt, umgeschaltet, um das Bauteil einzuschalten. Wenn das Bauteil aufgrund eines Fehler­ zustandes abgeschaltet wird, der den Fehler-Signalspeicher aus löst, so kann der Fehler-Signalspeicher nicht durch die Eingangs-Abschaltspannung zurückgesetzt werden, weil diese höher als die Rücksetzspannung ist. Damit wird der Signalspeicher erst dann zurückgesetzt, wenn eine Spannung von weniger als 1 Volt an den Eingang angelegt wird.

Es kann irgendeine gewünschte Eingangsschaltung mit drei Zustän­ den verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann diese Ansteuerung mit drei Zuständen beispielsweise von einem Micro­ controller geliefert werden, bei dem die drei unterschiedlichen Signale mit Hilfe eines Widerstands-Spannungsteilers erzeugt werden, der aus Widerständen besteht, die zwei unterschiedliche Werte aufweisen und in Serie längs der Eingangs- und Rücksetz- Anschlüsse des Microcontrollers angeschaltet sind. Der Knoten oder Verbindungspunkt zwischen den Widerständen ist dann mit dem Eingangs-Anschlußstift der Halbleiterschaltung mit MOS-Gate- Steuerung verbunden und weist eine Signalspannung mit drei Zuständen oder Pegeln auf, die von den Signalpegeln der beiden Ausgangsanschlüsse des Microcontrollers abhängen. Diese drei Signalpegel können 0 Volt (zum Rücksetzen), 2 Volt (zum Abschal­ ten des Halbleiterbauteils) und 5 Volt (zum Einschalten des Halbleiterbauteils) sein. Es ist erkennbar, daß auch andere Werte verwendet werden können.

Damit ergibt die erfindungsgemäße Leistungs-Halbleiterschaltung die Wirkung eines getrennten Rücksetz-Eingangssignals für ein geschütztes MOS-Gate-gesteuertes Halbleiterbauteil mit drei Anschlußstiften.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen.

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten MOS- Leistungs-Schalterkreises mit Schutzschaltungen,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer typischen Gehäusebauform TO 220 mit drei Anschlußstiften, die die Schaltung nach Fig. 1 aufnimmt,

Fig. 3a das Eingangssignal am Eingangs-Anschlußstift der Schaltung nach Fig. 1 als Funktion der Zeit,

Fig. 3b den Drain-Strom der Schaltung nach Fig. 1 auf der gleichen Zeitskala wie in Fig. 3a bei Vorliegen eines andauernden Fehlers,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der geschützten Leistungs-Halbleiterschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der Analog-Ausgangsschaltung zur Lieferung eines Eingangssignals mit drei Pegeln an die Schaltung nach Fig. 4,

Fig. 6a das Eingangssignal an den Eingangs-Anschlußstift nach Fig. 5, das von der Schaltung nach Fig. 5 als Funktion der Zeit erzeugt wird,

Fig. 6b den Drain-Strom der Schaltung nach Fig. 5 auf der gleichen Zeitskala wie in Fig. 6a bei Vorliegen eines andauernden Fehlers,

Fig. 7 die Hysteresecharakteristik der Schaltung nach Fig. 4 zur Erzielung einer verbesserten Störunempfindlichkeit.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines bekannten geschützten Schalterbauteils mit MOS-Steuerung gezeigt, bei dem die Schutz­ schaltungen in das gleiche Halbleiterplättchen integriert sind, wie das Leistungs-Halbleiterbauteil. Die Schaltung nach Fig. 1 entspricht der Schaltung, wie sie bei dem DMOS-Leistungs-Halb­ leiterschalterkreis vom Typ IRSF 3010 (SMARTFET) verwendet wird, der weiter oben erwähnt wurde.

In Fig. 1 ist das Leistungs-Halbleiterbauteil 10 ein Leistungs- MOSFET mit Strommessung, der eine mit einem Drain-Anschlußstift 11 verbundene Drain-Elektrode, eine mit dem Source-Anschluß­ stift 12 verbundene Source-Elektrode und eine Strommeß-Ausgangs­ elektrode 13 aufweist, die in der gezeigten Weise mit einem Widerstand 14 verbunden ist. Die MOSFET-Gate-Elektrode 15 ist über einen Steuer-MOSFET 16 mit einem Eingangsanschluß 17 verbunden. Es ist zu erkennen, daß der MOSFET 10 irgendein gewünschtes Bauteil mit MOS-Gate-Steuerung sein könnte, beispielsweise ein IGBT oder ein Thyristor mit MOS-Gate- Steuerung, wobei irgendeine gewünschte Strommeßanordnung vorgesehen ist.

Die Steuerschaltungen für den MOSFET 10 sind dazu vorgesehen, den MOSFET 10 gegen Fehlerzustände zu schützen, die anderenfalls das Bauteil oder die von diesem gesteuerte Schaltung schädigen oder zerstören könnten. Die Steuerschaltung könnte irgendeine Form aufweisen, besteht jedoch in Fig. 1 aus dem genannten Steuer-MOSFET 16, der in Serie mit dem Eingangskreis des Haupt- MOSFET 10 geschaltet ist, und einem zweiten MOSFET 20, der zwischen den Source- und Gate-Elektroden des Haupt-MOSFET 10 eingeschaltet ist. Weiterhin sind eine Vorspannungs-Versorgungs­ schaltung 21a, die ihre Betriebsleistung von dem Eingangssignal am Eingangs-Anschlußstift 17 ableitet, eine RS- (Rücksetz-Setz-) Signalspeicherschaltung 21, Vergleicher 22 und 23, eine ODER- Logikschaltung 24, eine Zenerdiode 25 und eine Klemmschaltungs- Zenerdiode 26 und -Diode 28 vorgesehen.

Die Zenerdiode 25 ergibt einen Elektrostatik (ESD-) Schutz für die Schaltung und begrenzt weiterhin die Eingangsspannung auf beispielsweise 10 Volt.

Die Schaltung nach Fig. 1 ist innerhalb eines Blockes 30 gezeigt. Der Block 30 entspricht dem Silizium-Halbleiterplätt­ chen, das die integrierte Schaltung trägt und üblicherweise in dem drei Anschlüsse aufweisenden TO220-Gehäuse 31 nach Fig. 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 31 weist einen Eingang-Anschlußstift 11, einen Drain-Anschlußstift (und Befestigungslasche) 17 und einen Source-Anschlußstift 12 auf, die in Fig. 1 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Es sei darauf hinge­ wiesen, daß das geschützte MOS-Leistungs-Halbleiterbauteil nach den Fig. 1 und 2 direkt in eine Aufnahmevorrichtung oder Schaltung und Befestigungseinrichtungen paßt, die für einen üblichen ungeschützten Leistungs-MOSFET oder ein ähnliches Halbleiterbauteil mit MOS-Gate-Steuerung ausgelegt sind.

Im folgenden wird die Betriebsweise der Schaltung nach Fig. 1 beschrieben. Eine Eingangssignalquelle, beispielsweise ein Microcontroller liefert Eingangsimpulse an den Eingangsanschluß 17, um das Ein- und Abschalten des Drain-Stromes zwischen dem Drain-Anschlußstift 11 und dem Source-Anschlußstift 12 nach Wunsch des Benutzers zu steuern. Irgendeine geeignete Last ist in Serie mit den Drain- und Source-Anschlußstiften 11 und 12 geschaltet, wie z. B. ein Gleichstrommotor-Antrieb, eine Magnet­ spule, eine Anzeigelampe oder dergleichen. Das Bauteil kann mit Frequenzen von unterhalb beispielsweise 40 kHz mit Eingangs- Schwingungsformen geschaltet werden, die zwischen 0 und 5 Volt umgeschaltet werden, um den MOSFET 10 aus- bzw. einzuschalten.

Fig. 3a zeigt eine typische Eingangssignal-Schwingungsform am Anschlußstift 17, während Fig. 3b den resultierenden Drain-Strom am Anschluß 11 auf der gleichen Zeitskala zeigt. Im Normalbe­ trieb, wenn das Signal am Anschlußstift 17 eine Spannung von 5 Volt aufweist, ist der MOSFET 10 eingeschaltet. Der durch das Stromsignal am Widerstand 14 hervorgerufene Spannungsabfall ist kleiner als die Bezugsspannung V_REF, und das Übertempera­ tur-Signal T_j ist ebenfalls kleiner als die Bezugsspannung V_REF. Daher sind die Ausgangspegel der Vergleicher 22 und 23 niedrig, und das Eingangssignal am Anschluß R des R-S-Signal­ speichers ist niedrig. Als Ergebnis weist der Ausgangsanschluß Q einen hohen Pegel auf, wodurch der MOSFET 16 eingeschaltet wird, während der Ausgangsanschluß einen niedrigen Pegel aufweist, wodurch der MOSFET 20 im abgeschalteten Zustand gehalten wird.

Wenn weiterhin der Normalbetrieb betrachtet wird, so ist, wenn das Eingangssignal am Anschlußstift 17 eine Spannung von 0 Volt aufweist, die Gate-Spannung des MOSFET 10 gleich Null, und das Bauteil ist abgeschaltet. Wenn das Eingangssignal wieder auf 5 Volt geschaltet wird, schaltet der MOSFET 10 ein, und ein Drain-Strom fließt, wie dies in dem ersten Teil der Fig. 3b gezeigt ist, so daß das System normal arbeitet.

Wenn ein Überstrom- oder Übertemperatur-Zustand auftritt, wie dies durch die Fehlerspitze "x" in Fig. 3b gezeigt ist, so weisen entweder einer oder beide Vergleicher 22 einen hohen Ausgangspegel auf, so daß der Ausgang der ODER-Logikschaltung 24 einen hohen Pegel annimmt. Dies bewirkt, daß der R-S- Signalspeicher die Q- und -Ausgänge umschaltet, um den MOSFET 16 abzuschalten, wodurch der Eingangs-Anschlußstift 17 von dem Gate des MOSFET 10 getrennt wird, wobei weiterhin der MOSFET 20 eingeschaltet wird, um den Source-Anschlußstift 12 auf das Gate des MOSFET 10 zu klemmen. Daher schaltet der MOSFET 10 bei Auftreten des Fehlerzustandes ab.

Nach einer vorgegebenen Zeitdauer wird der R-S-Signalspeicher durch ein niedriges Eingangssignal am Eingangs-Anschlußstift 17 erneut gesetzt, d. h. in den normalen Betriebszustand zurückge­ setzt. Der MOSFET 10 schaltet dann erneut ein, wenn ein Einschaltsignal (ein hoher V_in-Pegel) am Eingangsanschluß 17 auftritt. Wenn jedoch der Fehlerzustand immer noch vorhanden ist, so erscheint der Fehlerimpuls "Y" nach Fig. 3b, und der Signalspeicher 21 wird erneut betätigt, wobei sich diese Folge fortsetzt, bis der Fehler beseitigt wird oder die Zeitsteuerung der Schaltung abläuft.

Dieser Zustand kann dadurch vermieden werden, daß ein getrennter Rücksetz-Anschlußstift vorgesehen wird, um ein getrenntes Rück­ setzsignal von der Microcontroller-Schaltung an den Signal­ speicher 21 zu liefern, nachdem der Fehler beseitigt wurde. Es ist jedoch sehr wünschenswert, die Konfiguration mit drei Anschlußstiften gemäß Fig. 2 beizubehalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine neuartige Leistungs- Halbleiterschaltung geschaffen, die eine Bauform mit drei Anschlußstiften aufweist, bei der jedoch das Eingangs- Einschaltsignal den Signalspeicher nach einem Fehlerzustand nicht zurücksetzt.

Eine Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig. 4 gezeigt, und deren neuartige Signalquelle ist in Fig. 5 gezeigt. Den Bauteilen nach Fig. 1 ähnliche Bau­ teile sind in Fig. 4 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Schaltung nach Fig. 4 ist jedoch dadurch modifiziert, daß dem R-S-Signalspeicher 21 eine Schmitt-Trigger-Schaltung 41 zugeordnet ist, die eine Triggerspannung aufweist, die höher als die Rücksetz-Schwellenwertspannung des Signalspeichers 21 ist. Beispielsweise weist der Signalspeicher 21 eine Rücksetz-Schwel­ lenwertspannung von 1 Volt auf, während die Triggerschaltung 41 einen Schwellenwert von 3,5 Volt aufweist. Das Ausgangssignal der Triggerschaltung 41 und das -Ausgangssignal des Signal­ speichers 21 werden den Eingängen einer UND-Logikschaltung 42 zugeführt. Der Ausgangssignal der UND-Schaltung 42 wird dem Gate des Steuer-MOSFET 16 und dem Eingang eines Inverters 43 zuge­ führt. Das Ausgangssignal des Inverters 43 wird dem Gate des Steuer-MOSFET 20 zugeführt. Der Rücksetz-Schwellenwert des Signalspeichers 21 am Eingang beträgt bei der beschriebenen Ausführungsform 1 Volt. D.h., daß die Spannung am Anschlußstift 1 Volt oder weniger betragen muß, damit der Signalspeicher 21 zurückgesetzt wird. Entsprechend reagiert die Schaltung nach Fig. 4 in der folgenden Weise auf drei unterschiedliche Eingangssignalpegel am Eingangsanschluß 17.

Wenn das Eingangssignal 5 Volt beträgt und kein Fehlerzustand vorliegt, so weisen die Eingangssignale an die UND-Logik-Schal­ tung 42 einen hohen Pegel auf, der MOSFET 16 ist eingeschaltet und der MOSFET 20 ist abgeschaltet.

Wenn die Eingangsspannung auf 2 Volt verringert wird, wird die Triggerschaltung 41 betätigt, und das Ausgangssignal der Trig­ gerschaltung 41 weist einen niedrigen Pegel auf. Daher ist das Ausgangssignal der UND-Logikschaltung 42 niedrig, der MOSFET 16 schaltet ab und der MOSFET 20 schaltet ein, um den Haupt- Leistungs-MOSFET 10 abzuschalten. Diese Betriebsweise ist schematisch in den Fig. 6a und 6b gezeigt. Solange das Eingangs­ signal zwischen 2 und 5 Volt umgeschaltet wird, arbeitet das Bauteil in der gleichen Weise wie die bekannte Leistungs-Halb­ leiterschaltung nach Fig. 1, wenn deren Eingangssignal zwischen 0 und 5 Volt umgeschaltet wird. Es sei darauf hingewiesen, daß der Signalspeicher 21 während dieser Zeit nicht zurückgesetzt wird.

Wenn nunmehr ein Fehler auftritt, so wird der Signalspeicher 21 betätigt und der Ausgangsanschluß nimmt einen niedrigen Pegel an, so daß der MOSFET 16 abgeschaltet und der MOSFET 20 eingeschaltet bleibt. Dieser Zustand setzt sich fort, bis ein drittes Rücksetzsignal unterhalb der Rücksetz-Schwellenwert- Spannung des Signalspeichers 21, vorzugsweise 0 Volt, an den Eingang 17 angelegt wird. Wenn der Eingangs-Anschlußstift 17 unter eine Spannung von 1 Volt gezogen wird, wird der Fehler- Signalspeicher 21 zurückgesetzt, so daß der Normalbetrieb fortgesetzt werden kann, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.

Fig. 5 zeigt eine neuartige Eingangsschaltung zur Erzeugung von drei unterschiedlichen Spannungspegeln an dem Eingangsanschluß unter irgendeiner geeigneten Steuerung, beispielsweise durch einen Microcontroller 50. Der Microcontroller 50 weist einen Eingangs-(IN-)Anschluß und einen Rücksetz-(RESET-)Anschluß auf. Die Spannung an dem IN-Anschluß kann eine Rechteck- Schwingung mit gesteuertem Tastverhältnis sein, die zwischen 0 und 5 Volt umschaltet, wie dies von dem Benutzer gewünscht wird. Die Spannung am -Anschluß kann 5 Volt betragen, sie kann jedoch für Rücksetzzwecke auf 0 Volt geschaltet werden. Ein Widerstands-Spannungsteiler, der aus Widerständen 51 und 52 mit beispielsweise 2000 Ohm bzw. 3000 Ohm besteht, ist längs der Anschlüsse IN und RESET eingeschaltet, wobei die Widerstände einen gemeinsamen Verbindungspunkt 53 aufweisen. Die Widerstände 51 und 52 können den gleichen Wert oder andere Werte als die angegebenen aufweisen. Der Verbindungspunkt 53 ist mit dem Eingangs-Anschlußstift 17 nach Fig. 4 verbunden.

Die Schaltung nach Fig. 5 ergibt eine Ansteuerung mit drei Zuständen, wobei einfach zwei Logik-Ausgänge und der Wider­ stands-Spannungsteiler verwendet werden, und sie arbeitet wie folgt:
Um ein Ausgangssignal von 5 Volt zu erzeugen, nimmt der IN- Anschluß einen Pegel von 5 Volt an, während der - Anschluß einen Pegel von 5 Volt annimmt. Die Spannung am Verbindungspunkt 53 beträgt dann ebenfalls 5 Volt.

Um ein Ausgangssignal mit 2 Volt zu erzeugen, nimmt der IN- Anschluß einen Pegel von 0 Volt an, während der - Anschluß auf 5 Volt bleibt. Das Widerstands-Spannungsteiler- Verhältnis ist derart, daß 2 Volt am Verbindungspunkt 53 erzeugt werden.

Damit eine Spannung von 0 Volt am Verbindungspunkt 53 erzeugt wird (zum Rücksetzen des Signalspeichers 21), ist es lediglich erforderlich, daß die Spannung am -Anschluß auf 0 Volt gebracht wird, und daß auch die Spannung am Anschluß IN 0 Volt beträgt.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung über irgendeinen gewünschten Bereich von Spannungen verwendet werden kann, solange die Rücksetzspannung für den Fehler-Signalspeicher niedriger als die niedrige Signalspannung zum Abschalten des MOSFET 10 im fehlerfreien Betrieb ist.

Wie dies weiter oben erläutert wurde, weist die Schaltung nach Fig. 4 aufgrund der Verwendung der Schmitt-Trigger-Schaltung 41 eine Hysterese auf. Entsprechend ist in Fig. 7 die Kurve des Drain-Stromes I_D als Funktion der Eingangsspannung V_gs am Gate des MOSFET 10 dargestellt. Wenn die Eingangsspannung V_gs des MOSFET 10 ansteigt, arbeitet die Triggerschaltung 41 bei einem Wert 1, der oberhalb von 3,5 Volt liegt, und der MOSFET 10 schaltet ein und es fließt ein Strom I_D. Beim Abschalten sinkt die Gate-Spannung jedoch unter den Wert, den sie beim Einschalten hatte, auf einen zweiten Wert von weniger als ungefähr 3,5 Volt ab. Dieser Hystereseeffekt ergibt eine gute Störunempfindlichkeit für die Schaltung.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform beschrieben wurde, sind vielfältige Abänderungen und Modifikationen sowie andere Anwendungen für den Fachmann ohne weiteres zu erkennen.

Claims (11)

1. Steuerschaltung für eine Leistungs-Halbleiterschaltung mit MOS-Gate-Steuerung, wobei die Leistungs-Halbleiterschaltung erste und zweite Haupt-Anschlußstifte und einen Eingangs- Anschlußstift aufweist, von denen der Eingangs-Anschlußstift das Ein- und Ausschalten der Leistungs-Halbleiterschaltung mit MOS-Gate-Steuerung zwischen deren Haupt-Anschlußstiften steuert und die Leistungs-Halbleiterschaltung ein Leistungs-Halbleiter­ bauteil mit MOS-Gate-Steuerung und ersten und zweiten Hauptelek­ troden, die mit den ersten und zweiten Hauptanschlußstiften verbunden sind, und eine Eingangs-Elektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung Schutzschal­ tungs-Einrichtungen (14, 22, 23) zur Überwachung von zumindest einem Betriebszustand des Leistungs-Halbleiterbauteils (10) mit MOS-Gate-Steuerung und zum Abschalten des Leistungs-Halbleiter­ bauteils mit MOS-Gate-Steuerung einschließt, wenn der Betriebs­ zustand einen vorgegebenen Wert übersteigt, daß die Steuer­ schaltung weiterhin zumindestens eine erste Steuer-MOSFET- Einrichtung (16) einschließt, die zwischen dem Eingangs- Anschlußstift (17) und der Eingangs-Elektrode eingeschaltet ist, um das Einschalten und Abschalten des Leistungs-Halbleiterbau­ teils mit MOS-Gate-Steuerung zu steuern, wenn ein Einschalt­ signal an den Eingangs-Anschlußstift (17) angelegt wird, daß erste Schaltungseinrichtungen (41, 42) den Eingangs-Anschluß­ stift (17) mit den Steuer-MOSFET-Einrichungen (16) koppeln, um die ersten Steuer-MOSFET-Einrichtungen (16) und das Leistungs- Halbleiterbauteil (10) mit MOS-Gate-Steuerung in Abhängigkeit von Signalen mit ersten und zweiten Spannungswerten ein- bzw. abzuschalten, daß eine rücksetzbare Signalspeicher-Schaltungs­ einrichtung (21) einen mit den Schutzschaltungs-Einrichtungen (14, 22, 23, 24) gekoppelten Eingang und einen mit den ersten Steuer-MOSFET-Einrichtungen (16) gekoppelten Ausgang derart aufweist, daß die Signalspeicher-Einrichtung (21) in Abhängig­ keit von einem Ausgangssignal der Schutzschaltungs-Einrichtungen (14, 22, 23, 24) in einen ersten Verriegelungszustand geschaltet wird, um die ersten Steuer-MOSFET-Einrichtungen (16) abzuschal­ ten, so daß das Leistungs-Halbleiterbauteil (10) mit MOS-Gate- Steuerung abschaltet, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die rücksetzbare Signalspeicher-Schaltungseinrichtung (21) mit dem Eingang der Signalspeicher-Einrichtung koppeln, um die Signalspeicher-Einrichtung in Abhängigkeit von einem Signal mit einem dritten Spannungswert zurückzuetzen, der niedriger als der niedrigste der ersten und zweiten Spannungswerte ist, so daß die Leistungs-Halbleiterschaltung mit MOS-Gate-Steuerung durch drei jeweilige Signale mit ersten, zweiten und dritten Spannungen, die voneinander unterscheidbar sind und dem Eingangsanschluß (17) zugeführt werden, eingeschaltet, ausgeschaltet bzw. nach einem Fehler zurückgesetzt wird.

2. Leistungs-Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungs-Halbleiterschaltung mit MOS-Gate-Steuerung in einem Gehäuse der Bauform TO 220 mit drei Anschlußstiften angeordnet ist.

3. Leistungs-Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltungs-Einrichtungen eine Strommeßschaltung (14, 22) und eine Temperaturmeßschaltung (23) einschließen.

4. Leistungs-Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen zweiten Steuer-MOSFET (20) einschließt, der zwischen der Eingangs- Elektrode und einer der Hauptelektroden des Leistungs-Halb­ leiterbauteils mit MOS-Gate-Steuerung eingeschaltet ist, wobei der leitfähige Zustand des zweiten MOSFET (20) das Leistungs- Halbleiterbauteil (10) mit MOS-Gate-Steuerung abschaltet, daß der zweite Steuer-MOSFET mit dem Eingangs-Anschlußstift (17) und den Signalspeicher-Einrichtungen (21) derart verbunden ist, daß, wenn die erste Steuer-MOSFET-Einrichtung (16) ein- oder ausgeschaltet ist, der zweite Steuer-MOSFET (20) aus- bzw. eingeschaltet ist.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalspeicher-Einrichtung eine R-S-Signalspeicherschaltung (21) ist.

6. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten und dritten Spannungen unterschiedliche Spannungswerte von ungefähr 5 Volt, ungefähr 2 Volt bzw. ungefähr 0 Volt aufweisen.

7. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schaltungseinrichtungen eine Schmitt-Trigger-Schaltung (41) einschließen.

8. Steuerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schaltungseinrichtungen weiterhin eine Inverterschaltung (43) einschließen, die einen mit dem Ausgang der Schmitt-Trigger-Schaltung (41) und dem Eingang der ersten Steuer-MOSFET-Einrichtung (16) verbundenen Eingang und einen Ausgang aufweist, der mit dem Eingang des zweiten Steuer-MOSFET (20) verbunden ist.

9. Steuerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine UND-Logikschaltung vorgesehen ist, die einen ersten mit dem Ausgang der Schmitt-Trigger- Schaltung (41) verbundenen Eingang, einen zweiten, mit einem Ausgang der Signalspeicher-Schaltungseinrichtung (21) verbundenen Eingang und einen Ausgang aufweist, der mit dem Eingang der Inverterschaltung (43) verbunden ist.

10. Steuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangsschaltung (51, 52, 53) vorgesehen ist, die mit dem Eingangs-Anschlußstift (17) verbun­ den ist, daß die Eingangsschaltung Einrichtungen zum selektiven Erzeugen der ersten, zweiten und dritten Signalspannungen auf­ weist, daß die Eingangsschaltung erste und zweite Ausgangsan­ schlüsse (IN, RESET), die jeweils selektiv zwischen ersten und zweiten jeweiligen Ausgangsspannungen umschaltbar sind, und eine Widerstands-Spannungsteilerschaltung (51, 52) einschließt, die längs der ersten und zweiten Ausgangsanschlüsse angeschaltet ist und einen Verbindungspunkt (53) aufweist, der mit dem Eingangs- Anschlußstift (17) verbunden ist.

11. Steuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandswerte der Teiler- Schaltung auf entgegengesetzten Seiten des Verbindungspunktes unterschiedlich sind.