DE3535788A1

DE3535788A1 - Verpolungsschutz fuer schaltungsanordnungen

Info

Publication number: DE3535788A1
Application number: DE19853535788
Authority: DE
Inventors: Bernhard 8000 München Schwager
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-09-03
Filing date: 1985-10-07
Publication date: 1986-02-20

Description

Berlin und München VPA 85 P 1595 DE Ol

Siemens Aktiengesellschaft ' Unser Zeichen

Verpolungsschutz für SchaLtungsanordnungen

Die Erfindung betrifft einen Verpolungsschutz für Schaltungsanordnungen.

Herkömmliche Verpolungsschutzschaltungen sehen vor, daß eine Verpolungsschutz-Diode in die Plusleitung der Versorgungsspannung geschaltet wird. Hierbei kann je nach Last an der Diode eine erhebliche Verlustleistung entstehen. Ein Rückstrom durch die Diode kann nicht erfolgen. Da aber die Verpolungsschutzschaltungen einen Rückstrom ermöglichen müssen, um beispielsweise Spannungsspitzen abzuleiten, die beim Schalten induktiver Lasten entstehen, erfordert deshalb die Ableitung der Rückströme bei herkömmlichen Schutzschaltungen zusätzliche Schaltelemente, wie z.B. engtolerierte Zenerdioden oder große Elektrolytkondensatoren. Aus den angeführten Gründen ist der Aufwand im allgemeinen sehr platz- und kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verpolungsschutz für Schaltungsanordnungen anzugeben, der im Betrieb nur eine kleine Verlustleistung hat und außerdem Rückströme ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein MOSFET-Xransistor mit seiner Drain-Source-Strecke in die Minus- oder Plusleitung zwischen Spannungsquelle und Last geschaltet ist, und daß sein Gate mit dem Gegenpol der Versorgungsspannung verbunden ist.

Sac 1 Kth / 03.10.1985

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Vorteilhaft ist es, wenn eine Widerstandsteilerschaltung vorgesehen ist, die die Versorgungsspannung auf die zulässige Gatespannung des Transistors begrenzt.

Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der dazugehörenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Verpolungs- und Überspannungsschutz mit

einem N-Kanal-MOSFET-Transistor, Fig. 2 einen Verpolungs- und Überspannungsschutz mit einem P-Kanal-MOSFET-Transistor,

Fig. 3 einen Verpolungs- und Überspannungsschutz gemäß Fig. 1 mit Widerstandsteilerschaltung und Fig. 4 einen Verpolungs- und Überspannungsschutz gemäß

Fig. 2 mit Widerstandsteilerschaltung. \

In der Fig. 1 ist dargestellt, wie ein N-Kanal-MOSFET-Transistor T^ mit seiner Drain (D)-Source (S)-Strecke in die Minusleitung zwischen Versorgungsspannung U und Last L geschaltet ist. Die Last L beinhaltet gegebenenfalls Schaltungsanordnungen zur Regelung und Steuerung.

Das Gate G des MOSFET-Transistors T_n.ist mit dem Pluspol ' der Versorgungsspannung U verbunden.

In der Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei der ein P-Kanal-MOSFET-Transistor T_p mit seiner Drain-(D)-Saurce.(5)-Strecke in die Plusleitung zwischen Versorgungsspannung U₅ und Last L geschaltet ist. Hierbei ist das Gate G des Transistors T_p mit dem Minuspol der Versorgungsspannung U₅ verbunden.

VPA 85 P 1595 DE Ol

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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verpolungsschutzes beruht darauf, daß ein MOSFET-Transistor - im Gegegensatz zu bipolaren Transistoren - wie ein niederohmiger Widerstand wirkt, der in beiden Richtungen Strom zuläßt. Leitend ist der N-Kanal- bzw. P-Kanal-MOSFET-Transistor, wenn sein Gate positives bzw. negatives Potential gegenüber dem Source erhält. Durch die erfindungsgemäße Anordnung in der Minus- oder Plusleitung wirkt somit der MOSFET-Transistor wie ein niederohmiger Widerstand, der im Betrieb nur eine kleine Verlustleistung aufweist. Weiterhin ist auch der Überspannungsschutz gewährleistet, da Rückströme und Überspannungsspitzen über die Source-Drain-Strecke abfließen.

Es werden deshalb Spannungsspitzen vermieden, die beim Schalten induktiver Lasten entstehen, so daß integrierte Schaltungen vor Überspannungen geschützt werden.

Wird die Versorgungsspannung U versehentlich verpolt, so ist das Gate G negativ bzw. positiv gegenüber dem Source S und der Transistor T_n bzw. T_p ist gesperrt. Somit ist die Schaltungsanordnung L sicher gegen Falschpolung geschützt.

In den Fig. 3 und 4 ist ein Verpolungsschutz dargestellt, der für Betriebsspannungen U ausgelegt ist, die höher als die zulässigen Gatespannungen der MOSFET-Transistoren T_n bzw. Tp sind. Hier wird die Betriebsspannung U durch den Widerstandsteiler Rl,- R2 bzw. R3, R4 auf die zulässige Gate-Spannung begrenzt.
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Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verpolungsschutzes bestehen darin, daß ein MOSFET-Transistor eine verlustfreie Ansteuerung bei sehr geringer Verlustleistung im Vergleich zur Verlustleistung einer Verpolungsschutzdiode aufweist.

2 Patentansprüche
4 Figuren

Claims

VPA 85 P 1595 DE Ol Patentansprüche

1. Verpolungsschutz für Schaltungsanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein

MOSFET-Transistor (T_n, T_p) mit seiner Drain (D)-Source (S) Strecke in die Minus- oder Plusleitung zwischen Spannungsquelle (U ) und Last (L) geschaltet ist und daß sein Gate (G) mit dem Gegenpol der Versorgungsspannung (U ) verbunden ist.
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2. Verpolungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Widerstandsteilerschaltung (Rl, R2; R3, R4) die Versorgungsspannung auf die zulässige Gatespannung des Transistors (T_n, Tp) begrenzt.