DE19629056C1 - Schaltungsanordnung zum Schutz eines Leistungs-MOSFET - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Schutz eines Leistungs-MOSFET

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    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines Leistungs-MOSFET.
Schutzschaltungsanordnungen für Leistungs-MOSFETS gegen Über­ spannung sind seit langem bekannt und z. B. im Siemens Daten­ buch "Smart-SIPMOS" 1994/95 auf Seite 2-7, Bild 4 darge­ stellt. Die Überspannungsschutzschaltungsanordnung besteht hier aus der Zenerdiode ZD2 und der Diode D1.
Ferner ist aus der DE 41 22 347 A1 ein MOSFET-Halbleiterbau­ element mit einem Stoßspannungsschutz-Element bekannt, das aus einem Transistorelement mit einer Gateelektrode, einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode besteht. Dort wird eine Zenerdiode mit einer Katodenelektrode und einer Anoden­ elektrode mit der Drainelektrode des Transistorelements ge­ koppelt. Ferner wird ein horizontales MOSFET-Element vorge­ stellt, das eine Gateelektrode und eine Drainelektrode auf­ weist, wobei die Drainelektrode mit der Anodenelektrode der Zenerdiode gekoppelt ist und die Sourceelektrode des MOSFET-Elements mit der Gateelektrode des Transistorelements gekop­ pelt ist. Ferner ist dort eine Backgateelektrode vorgeschla­ gen, die mit der Sourceelektrode des Transistorelements ge­ koppelt ist.
Die eingangs erwähnte Beschaltung des MOSFET kann auch da­ durch realisiert werden, daß anstelle der Diode D1 eine MOS-Diode verwendet wird, welche durch einen MOS-Transistor rea­ lisiert wird, dessen Gate- und Drainanschluß kurzgeschlossen ist. Eine solche Schaltung zeigt Fig. 2. Der zu schützende MOSFET ist mit 1 bezeichnet und zwischen Gate- und Drainan­ schluß ist die Reihenschaltung einer in Flußrichtung geschal­ teten MOS-Diode 10 und mehrerer in Sperrichtung geschalteter Dioden 5, 11 geschaltet.
Insbesondere wird eine derartige Schutzschaltungsanordnung bei High-Side-Schaltern mit Ladungspumpe verwendet. Die MOS-Diode 10 übernimmt dabei die Sperrung der hohen Gatespannung gegen die Versorgung im normalen Betriebszustand. Bei Über­ spannung wird diese MOS-Diode 10 in Durchlaßrichtung betrie­ ben, wobei die Durchlaßspannung unter Umständen unerwünscht hohe Werte annehmen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schutzschal­ tungsanordnung anzugeben, bei welcher die Durchlaßspannung der Schutzschaltungsanordnung auf einen vernachlässigbar kleinen Wert reduziert wird.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in einem Unteranspruch gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und
Fig. 2 eine Anordnung gemäß dem Stand der Technik.
Gemäß Fig. 1 ist mit 1 der zu schützende Halbleiterschalter, hier ein High-Side-Schalter, bezeichnet, dessen Drainanschluß mit einer Anschlußklemme 2 und dessen Sourceanschluß mit ei­ ner Anschlußklemme 3 verbunden ist. Der Gateanschluß des High-Side-Schalters 1 ist mit einer Anschlußklemme 4 ver­ schaltet. Der Gateanschluß ist des weiteren mit dem Sourcean­ schluß eines n-Kanal-MOSFET 7 verbunden. Dessen Drainanschluß ist mit der Anode einer Zenerdiode 6 verschaltet. Die Katode der Zenerdiode 6 ist mit dem Gateanschluß und über eine Stromquelle 8 mit einer Anschlußklemme 9 verschaltet. Des weiteren ist die Katode über eine Vielzahl von in Reihe und in Sperrichtung geschalteter Zenerdioden 5 (nur eine ist dar­ gestellt) gemäß dem Stand der Technik mit dem Drainanschluß des High-Side-Schalters 1 verschaltet.
Durch die Verwendung des MOS-Transistors 7, dessen Gatespan­ nung um eine Zenerspannung, nämlich die der Zenerdiode 6, über seine Sourcespannung angehoben wird, anstelle der MOS-Diode 10 (gemäß Fig. 2), reduziert sich seine Durchlaßspan­ nung auf einen vernachlässigbar kleinen Wert.
Gemäß Fig. 1 wird über die Anschlußklemme 9 und die damit verbundene Stromquelle 8 das Gate zusätzlich auf ein defi­ niertes Potential gehalten.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Schutz eines MOSFET′s (1) gegen Überspannungen mit wenigstens einer in Sperrichtung geschal­ teten Diode (5), die zwischen Drainanschluß und Gateanschluß des zu schützenden MOSFET (1) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zenerdiode (5) und dem Gateanschluß die Reihenschaltung der Laststrecke eines weiteren MOSFET (7) und einer in Sper­ richtung geschalteten weiteren Zenerdiode (6) geschaltet ist, wobei die Katode der weiteren Zenerdiode (6) mit dem Gatean­ schluß des weiteren MOSFET (7) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gate­ anschluß des weiteren MOSFET (7) durch eine Stromquelle (8) auf definierten Potential gehalten wird.
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