DE4139378A1 - FET protective circuit against faulty polarisation - has diode incorporated between consumer junction point to DC voltage source and FET gate-terminal - Google Patents

FET protective circuit against faulty polarisation - has diode incorporated between consumer junction point to DC voltage source and FET gate-terminal

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DE4139378A1 DE19914139378 DE4139378A DE4139378A1 DE 4139378 A1 DE4139378 A1 DE 4139378A1 DE 19914139378 DE19914139378 DE 19914139378 DE 4139378 A DE4139378 A DE 4139378A DE 4139378 A1 DE4139378 A1 DE 4139378A1
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Abstract

The circuit has a FET (T), whose drain-source switching path is in series to an electric consumer (RL) and a d.c. voltage source (B), forming a load circuit. Its gate terminal (G) is coupled to an energising circuit (A), controlling the switching state of the drain-source switching path. Between the junction point (T1) of the consumer with the DC voltage source and gate terminal of the FET a diode (DE) is incorporated, whose forward direction of current flow in the load circuit corresponds to a wrongly polarised DC voltage source. Pref. a resistor (R1) is incorporated between the energising circuit and a junction point (P2) of the diode and the gate terminal. USE/ADVANTAGE - For FET protection against faulty polarisation. Simple and low-cost design.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines Feldeffekttransistors gegen Falschpolung. Mit einem Feldeffekttransistor, dessen Drain-Source-Schaltstrecke in Reihe mit einem elektrischen Verbraucher und mit einer Gleichspannungsquelle geschaltet ist und einen Laststromkreis bildet und dessen Gate-Anschluß mit einer Ansteuerschaltung verbunden ist, die den Schaltzustand der Drain-Source-Schaltstrecke steuert.The invention relates to a circuit arrangement for protection a field effect transistor against wrong polarity. With a Field effect transistor, whose drain-source switching path in Series with one electrical consumer and one DC voltage source is switched and one Load circuit forms and its gate connection with a Drive circuit is connected, the switching state of the Controls drain-source switching path.

Derartige Schaltungsanordnungen sind mittlerweile, insbesondere in Kraftfahrzeugen, allgemein üblich. Die Verwendung von Feldeffekttransistoren zum Schalten von Lasten in Laststromkreisen hat sich vor allem deshalb durchgesetzt, weil derartige Feldeffekttransistoren im durchgeschalteten Zustand einen sehr geringen Widerstand in der Drain-Source-Schaltstrecke aufweisen.Such circuit arrangements are now especially common in motor vehicles. The Use of field effect transistors for switching This is why loads in load circuits has changed enforced because such field effect transistors in switched through state a very low resistance in of the drain-source switching path.

Der Nachteil derartiger Feldeffekttransistoren besteht jedoch darin, daß derartige Feldeffekttransistoren nicht ohne weitere Maßnahmen gegen die Zerstörung bei Falschpolung der Gleichspannungsstromquelle im Verbraucherstromkreis geschützt sind. Dies hat vor allem den Grund, daß bei einer Verpolung der Gleichspannungsquelle der Feldeffekttransistor zwar nicht durchgeschaltet wird, jedoch über den elektrischen Verbraucher und eine Invers-Diode, die Teil des Feldeffekttransistors ist, ein nennenswerter Strom fließen kann. Die Schaffung dieser Invers-Diode ist durch die konstruktive Ausbildung von Feldeffekttransistoren bedingt. Aufgrund des verglichen mit dem Widerstand der Drain-Source-Schaltstrecke im durchgeschalteten Zustand großen Widerstandes dieser Invers-Diode entsteht an dieser Invers-Diode eine Verlustleistung, die ausreichen kann, den Feldeffekttransistor zu zerstören. Die Zerstörung der Invers-Diode als Teil des Feldeffekttransistors führt zur Funktionsunfähigkeit der Schaltung, so daß der elektrische Verbraucher im Laststromkreis durch die Ansteuerschaltung nicht mehr gesteuert werden kann.The disadvantage of such field effect transistors is however, in that such field effect transistors are not without further measures against the destruction Incorrect polarity of the DC voltage source in the Consumer circuit are protected. Above all, this has the reason that with reverse polarity The DC source of the field effect transistor is not is switched through, but via the electrical Consumer and an inverse diode that is part of the Field effect transistor is a significant current flow can. The creation of this inverse diode is through the constructive training of field effect transistors conditional. Because of the compared to the resistance of the Drain-source switching path when switched on great resistance of this inverse diode arises at this  Inverse diode a power loss that can be sufficient Destroy field effect transistor. The destruction of the Inverse diode as part of the field effect transistor leads to Inoperability of the circuit, so that the electrical Consumers in the load circuit through the control circuit can no longer be controlled.

Aus der DE-OS 39 30 896 und der DE-OS 40 00 637 sind zwar Schaltungsanordnungen bekannt, die Feldeffekttransistoren im Laststromkreis aufweisen. Die dortigen Schaltungsanordnungen dienen jedoch nicht zum Schutz der Feldeffekttransistoren, sondern vielmehr zum Schutz der im Laststromkreis geschalteten elektrischen Verbraucher. Es gibt jedoch insbesondere im Kraftfahrzeug eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern, die gegen Falschpolung der Gleichstromquelle unempfindlich sind. Zu diesen Verbrauchern gehören z. B. Glühlampen und Gleichstromelektromotoren. Dabei ist die Funktion der Glühlampe absolut unabhängig von der Stromflußrichtung durch die Glühlampe. Bei einer Falschpolung der Gleichstromquelle, die mit einem Gleichstromelektromotor verbunden ist, ändert sich allein die Drehrichtung des Elektromotors, ohne daß dem Elektromotor dadurch Schaden zugefügt wird. Darüber hinaus dienen bei den genannten Entgegenhaltungen die dort vorgesehenen Feldeffekttransistoren nicht zur Ein- und Ausschaltung des elektrischen Verbrauchers durch Steuerung der Drain-Source-Schaltstrecke mittels einer Ansteuerschaltung. Ein derartiger Feldeffekttransistor zu Steuerungszwecken wäre bei den genannten Entgegenhaltungen zusätzlich vorzusehen.DE-OS 39 30 896 and DE-OS 40 00 637 are indeed Circuit arrangements known, the field effect transistors have in the load circuit. The ones there Circuit arrangements are not used to protect the Field effect transistors, but rather to protect the im Load circuit switched electrical consumers. It However, there are a large number of, especially in the motor vehicle electrical consumers against wrong polarity of the DC source are insensitive. To this Consumers include e.g. B. incandescent and DC electric motors. The function of Incandescent lamp absolutely independent of the direction of current flow through the light bulb. In the event of incorrect polarity DC power source using a DC electric motor is connected, the direction of rotation of the Electric motor without causing damage to the electric motor is added. They also serve in the aforementioned Citations provided there Field effect transistors not for switching the on and off electrical consumer by controlling the Drain-source switching path by means of a control circuit. Such a field effect transistor for control purposes would be additional to the cited citations to provide.

Die Erfindung hat die Aufgabe, auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines Feldeffekttransistors zu schaffen. The invention has the task of simple and inexpensive way a circuit arrangement for To provide protection of a field effect transistor.  

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Verbindungspunkt des Verbrauchers mit der Gleichspannungsquelle und dem Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors eine Diode geschaltet ist, deren Durchlaßrichtung der Stromflußrichtung im Laststromkreis bei falsch gepolter Gleichspannungsquelle entspricht.The object is achieved in that between the point of connection of the consumer with the DC voltage source and the gate connection of the Field effect transistor is connected to a diode whose Forward direction of the current flow direction in the load circuit with incorrectly polarized DC voltage source.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird gewährleistet, daß bei Falschpolung der Gleichstromquelle von der Gleichstromquelle zum Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors über die erfindungsgemäße Diode ein Strom fließt, der unabhängig vom Steuerbefehl der Ansteuerschaltung die Drain-Source-Schaltstrecke des Feldeffekttransistors leitend schaltet. Das heißt, bei einer Falschpolung der Stromquelle fließt der Strom des Laststromkreises nicht über die Invers-Diode des Feldeffekttransistors mit entsprechend hoher Verlustleistung, sondern über die normal durchgeschaltete Drain-Source-Schaltstrecke, die einen geringen elektrischen Widerstand aufweist und insofern auch bei hohen Lastströmen nur eine geringe Verlustleistung erzeugt.This solution according to the invention ensures that in the case of incorrect polarity of the direct current source from the DC power source to the gate terminal of the Field effect transistor via the diode according to the invention Current flows, regardless of the control command of the Drive circuit the drain-source switching path of the Field effect transistor turns on. That is, at incorrect polarity of the power source, the current of the Load circuit does not have the inverse diode of the Field effect transistor with a correspondingly high Power dissipation, but via the normally switched Drain-source switching path that has a low electrical Has resistance and in this respect also with high load currents generates only a low power loss.

Der erfindungsgemäße Effekt wird dabei allein durch Vorsehen einer zusätzlichen Diode erzielt, die einfach und kostengünstig zu beschaffen ist und die bei der Einbindung in die übrige, bereits vorhandene Schaltungsanordnung nur geringen Konstruktions- und Fertigungsaufwand erfordert. Mit diesen einfachen und sicheren erfindungsgemäßen Mitteln wird dabei ein sehr zuverlässiger Schutz des Feldeffekttransistors gegen Zerstörung durch Falschpolung erreicht, so daß mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ausgestattete, elektrische Schaltungen wesentlich störunanfälliger und betriebssicherer werden.The effect according to the invention is achieved solely by Providing an additional diode that is simple and is inexpensive to procure and the integration in the rest of the existing circuitry only requires little design and manufacturing effort. With these simple and safe means according to the invention is a very reliable protection of the Field effect transistor against destruction due to wrong polarity reached so that with the invention Circuit arrangement equipped, electrical circuits become much less susceptible to faults and more reliable.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es ist vorteilhaft, wenn zwischen der Ansteuerschaltung und dem Verbindungspunkt der Diode mit dem Gate-Anschluß ein Widerstand geschaltet ist, wobei dieser Widerstand einen Stromfluß bei durchgeschalteter Drain-Source-Schaltstrecke des Feldeffekttransistors vom Laststromkreis über den Gate-Anschluß zur Ansteuerschaltung verhindert. Ein derartiger Stromfluß könnte ansonsten die Ansteuerschaltung beschädigen oder zerstören.Advantageous refinements and developments of Circuit arrangement according to the invention result from the Subclaims. It is advantageous if between the  Control circuit and the connection point of the diode with a resistor is connected to the gate connection, wherein this resistor has a current flow when switched on Drain-source switching path of the field effect transistor from Load circuit via the gate connection to the control circuit prevented. Such a current flow could otherwise Damage or destroy the control circuit.

Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen der Diode und dem Verbindungspunkt der Diode mit dem Gate-Anschluß ein zweiter Widerstand geschaltet ist, der gemeinsam mit dem ersten Widerstand einen Spannungsteiler bildet. In dem Fall, wenn der Ausgang der Ansteuerschaltung auf Masse liegt, wird so am Verbindungspunkt der beiden Widerstände des Spannungsteilers ein Potential gewährleistet, daß eine sichere Durchschaltung der Drain-Source-Schaltstrecke des Feldeffekttransistors im Falle der Falschpolung der Gleichspannungsquelle gewährleistet.In this context in particular, it is special advantageous if between the diode and the Connection point of the diode with the gate connection second resistor is connected, which together with the first resistor forms a voltage divider. By doing Case when the output of the drive circuit to ground is at the connection point of the two resistors a potential of the voltage divider ensures that a safe connection of the drain-source switching path of the Field effect transistor in the case of incorrect polarity DC voltage source guaranteed.

Zwischen dem Gate-Anschluß und dem Verbindungspunkt des Source-Anschlusses mit dem Verbraucher kann vorteilhaft eine Zener-Diode geschaltet werden, die die maximale Spannung zwischen dem Gate-Anschluß und dem Source-Anschluß auf einen von den Kindern des verwendeten Feldeffekttransistors abhängigen höchstzulässigen Wert begrenzt, um auch z. B. durch Spannungsspitzen verursachte Zerstörungen des Feldeffekttransistors zu verhindern. Insbesondere bei Verwendung von P-Kanal-MOS-FETs ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ansteuerschaltung eine zusätzliche Spannungserhöhungseinrichtung z. B. in Form der bekannten Ladungspumpe aufweist. Derartige Ladungspumpen sind bei N-Kanal-MOS-FETs, deren Source-Anschluß mit dem elektrischen Verbraucher verbunden ist, ohnehin erforderlich, um in jedem Betriebszustand sicherzustellen, daß der Gate-Anschluß ein höheres Potential als der Source-Anschluß aufweist. Bei der Verwendung von P-Kanal-MOS-FETs und bei Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sollte dies ebenfalls gewährleistet sein, um ein sicheres Durchschalten der Drain-Source-Schaltstrecke zu gewährleisten.Between the gate connection and the connection point of the Source connection with the consumer can be advantageous a zener diode can be switched, which is the maximum Voltage between the gate connection and the source connection to one of the children of the used Field effect transistor dependent maximum permissible value limited to z. B. caused by spikes To prevent destruction of the field effect transistor. It is particularly when using P-channel MOS-FETs particularly advantageous if the control circuit a additional voltage booster z. B. in the form of known charge pump. Such charge pumps are with N-channel MOS-FETs, whose source connection with the electrical consumer is connected anyway required to ensure in any operating condition that the gate terminal has a higher potential than that Has source connection. When using  P-channel MOS-FETs and when using the invention Circuitry should also ensure this be to safely switch the Ensure drain-source switching path.

Bei Verwendung eines N-Kanal-MOS-FETs als Feldeffekttransistor kann vorteilhaft die Anode der Diode mit dem Verbindungspunkt des Verbrauchers mit der Gleichspannungsquelle und die Kathode der Diode mit dem Gate-Anschluß verbunden sein, um die erfindungsgemäß vorgesehene Bedingung zu erfüllen, daß die Durchlaßrichtung der Diode der Stromflußrichtung im Laststromkreis bei falschgepolter Gleichspannungsquelle entspricht.When using an N-channel MOS-FET as Field effect transistor can advantageously be the anode of the diode with the connection point of the consumer with the DC voltage source and the cathode of the diode with the Gate connection to be connected to the invention provided condition to meet that the forward direction the diode of the direction of current flow in the load circuit incorrectly polarized DC voltage source.

Entsprechend sollte bei Verwendung eines P-Kanal-MOS-FET als Feldeffekttransistor die Anode der Diode mit dem Gate-Anschluß und die Kathode der Diode mit dem Verbindungspunkt des Verbrauchers mit der Gleichspannungsquelle verbunden sein.Accordingly, when using a P-channel MOS FET as the field effect transistor, the anode of the diode with the Gate connection and the cathode of the diode with the Connection point of the consumer with the Be connected to the DC voltage source.

Die Gleichspannungsquelle kann vorteilhaft eine Batterie sein, die die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in transportablen und ortsunabhängigen Einrichtungen ermöglicht.The DC voltage source can advantageously be a battery be the use of the invention Circuit arrangement in portable and location-independent Facilities.

Da der Schutz des Feldeffekttransistors gegen Falschpolung erfindungsgemäß dadurch realisiert wird, daß im Falle einer Falschpolung die Drain-Source-Schaltstrecke des Feldeffekttransistors durchschaltet, können besonders vorteilhaft als elektrische Verbraucher Glühlampen oder Elektromotoren verwendet werden, die gegen eine Falschpolung unempfindlich sind. Aber auch bei der Verwendung von elektrischen Verbrauchern, die bei einer Falschpolung Funktionsstörungen aufweisen, ist die Verwendung der Schaltungsanordnung vorteilhaft, da häufig, insbesondere bei der Verwendung im Kraftfahrzeug, der Austausch eines defekten elektrischen Verbrauchers einfacher ist als die Reparatur der Schaltungsanordnung, die den Feldeffekttransistor enthält, weil derartige Schaltungsanordnungen häufig zentral über eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren eine Vielzahl von Verbraucherstromkreisen schalten und entsprechend komplex und für die Funktion unentbehrlich sind.Because the protection of the field effect transistor against wrong polarity is realized according to the invention in that in the case of a Wrong polarity the drain-source switching path of the Field-effect transistor switches through, especially advantageous as an electrical consumer incandescent or Electric motors are used against one Reverse polarity are insensitive. But also with the Use of electrical consumers at a Wrong polarity malfunction is the Use of the circuit arrangement advantageous, since often especially when used in motor vehicles, the Replacement of a defective electrical consumer  is easier than repairing the circuitry, which contains the field effect transistor because of such Circuit arrangements often centrally over a variety of Field effect transistors a variety of Switch consumer circuits and accordingly complex and are essential for the function.

Insbesondere weil in Kraftfahrzeugen viele elektrische Verbraucher, wie Glühlampen und Elektromotoren verwendet werden und anzusteuern sind, ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in Kraftfahrzeugen besonders vorteilhaft.Especially because there are many electrical vehicles Consumers like light bulbs and electric motors are used and are to be controlled, is the use of the Circuit arrangement according to the invention in motor vehicles particularly advantageous.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention Circuit arrangement are shown in the drawings and are explained below with reference to the drawings.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Schutz eines N-Kanal-MOS-FET und Fig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention for protecting an N-channel MOS-FET and

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Schutz eines P-Kanal-MOS-FET. Fig. 2 shows a circuit arrangement according to the invention for protecting a P-channel MOS-FET.

In der Fig. 1 ist ein Feldeffekttransistor (T), der als N-Kanal-MOS-FET ausgebildet ist, über einen Source-Anschluß (S) mit einem elektrischen Verbraucher verbunden, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel einfach als Lastwiderstand (RL) gezeichnet ist. Der elektrische Verbraucher (RL) ist andererseits mit dem Minuspol einer richtig gepolten Gleichspannungsquelle, die als Kraftfahrzeugbatterie (B) ausgebildet ist bzw. im Falle einer Falschpolung mit einem Pluspol einer falschgepolten Kraftfahrzeugbatterie (B′) leitend verbunden. In Fig. 1 is a field effect transistor (T), which is formed as N-channel MOS-FET, connected to a source terminal (S) to an electrical load, which is drawn simply as a load resistor (RL) in the present embodiment . The electrical consumer (RL) is on the other hand with the negative pole of a correctly polarized DC voltage source, which is designed as a motor vehicle battery (B) or in the case of incorrect polarity with a positive pole of a wrongly polarized motor vehicle battery (B ').

Der jeweils andere Pol der Gleichspannungsquellen (B, B′) ist mit einem Drain-Anschluß (D) des N-Kanal-MOS-FET leitend verbunden. Die Drain-Source-Schaltstrecke des N-Kanal-MOS-FET (T) ist in Reihe zu dem elektrischen Verbraucher (RL) und den Gleichspannungsquellen (B, B′) geschaltet. Die genannten drei Einrichtungsteile bilden einen Laststromkreis, wobei der durch den elektrischen Verbraucher (RL) fließende Laststrom durch die Drain-Source-Schaltstrecke des N-Kanal-MOS-FET steuerbar ist. Die Drain-Source-Schaltstrecke des N-Kanal-MOS-FET (T) ist dabei durch einen Gate- oder Steuer-Anschluß (G) steuerbar, der über einen ersten Widerstand (R1) mit einer Ansteuerschaltung (A) verbunden ist, die z. B. als Teil eines Microrechners ausgebildet sein kann. Da es sich bei dem verwendeten Feldeffekttransistor um einen N-Kanal-MOS-FET (T) handelt, muß gewährleistet sein, daß das Potential am Gate-Anschluß immer größer ist als das Potential am Source-Anschluß des N-Kanal-MOS-FET (T). Dies wird dadurch gewährleistet, daß eine Spannungserhöhungsschaltung oder Ladungspumpe (L) vorgesehen ist, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Teil der Ansteuerschaltung (A) dargestellt ist. Der erste Widerstand (R1) dient zur Verhinderung eines Stromflusses von der Gate-Source-Strecke des N-Kanal-MOS-FET (T) zurück zur Ladungspumpe (L) bzw. zur alten Steuerschaltung (a) der eine Beschädigung oder Zerstörung der Ansteuerschaltung zur Folge haben könnte.The other pole of the DC voltage sources (B, B ′) is with a drain terminal (D) of the N-channel MOS-FET conductively connected. The drain-source switching path of the N-channel MOS-FET (T) is in series with the electrical Consumer (RL) and the DC voltage sources (B, B ′) switched. Form the three pieces of furniture mentioned a load circuit, which by the electrical Load current flowing through the consumer (RL) Drain-source switching path of the N-channel MOS-FET controllable is. The drain-source switching path of the N-channel MOS-FET (T) is through a gate or control connection (G) controllable via a first resistor (R1) with a Drive circuit (A) is connected, the z. B. as part a microcomputer can be formed. Since it is the field effect transistor used by one N-channel MOS-FET (T), it must be ensured that the potential at the gate terminal is always greater than that Potential at the source connection of the N-channel MOS-FET (T). This is ensured that a Booster circuit or charge pump (L) is provided which in the present embodiment as Part of the control circuit (A) is shown. The first Resistor (R1) is used to prevent current flow back from the gate-source path of the N-channel MOS-FET (T) to the charge pump (L) or to the old control circuit (a) damage or destruction of the control circuit for Could result.

Zwischen einem dritten Verbindungspunkt (P3) zwischen dem Source-Anschluß (S) des N-Kanal-MOS-FET (T) und dem elektrischen Verbraucher (RL) ist eine Zener-Diode (Z) geschaltet, die zur Verhinderung der Zerstörung des N-Kanal-MOS-FET (T) bei Spannungsspitzen im Laststromkreis die maximale Spannung zwischen dem Gate-Anschluß (G) und dem Source-Anschluß (S) des N-Kanal-MOS-FET (T) auf einen für den jeweils verwendeten N-Kanal-MOS-FET (T) geltenden höchstzulässigen Spannungswert begrenzt. Zum erfindungsgemäßen Schutz des N-Kanal-MOS-FET (T) gegen Zerstörung bei Falschpolung der Stromquelle (B′), wie dies in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, ist eine Diode (DE) vorgesehen, die einerseits mit ihrer Anode mit einem ersten Verbindungspunkt des elektrischen Verbrauchers (RL) mit der Stromquelle und andererseits mit ihrer Kathode über einen zweiten Widerstand (R2) mit einem zweiten Verbindungspunkt (P2) des ersten Widerstandes (R1) mit dem Gate-Anschluß (G) des N-Kanal-MOS-FET (T) verbunden ist. Der zweite Widerstand (R2) bildet dabei mit dem ersten Widerstand (R1) einen Spannungsteiler.Between a third connection point (P3) between the source connection (S) of the N-channel MOS-FET (T) and the electrical load (RL), a Zener diode (Z) is connected, which is used to prevent the destruction of the N -Channel MOS-FET (T) for voltage peaks in the load circuit, the maximum voltage between the gate connection (G) and the source connection (S) of the N-channel MOS-FET (T) to one for the respectively used N -Channel MOS-FET (T) applicable maximum permissible voltage value limited. To protect the N-channel MOS-FET (T) according to the invention against destruction in the event of incorrect polarity of the current source (B '), as shown in broken lines in FIG a first connection point of the electrical consumer (RL) with the current source and on the other hand with its cathode via a second resistor (R2) with a second connection point (P2) of the first resistor (R1) with the gate connection (G) of the N-channel MOS-FET (T) is connected. The second resistor (R2) forms a voltage divider with the first resistor (R1).

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 1 funktioniert nun folgendermaßen. Ist, wie in der Fig. 1, mit durchgezogenen Verbindungslinien dargestellt, die Gleichspannungsquelle (B) richtig gepolt in den Laststromkreis geschaltet, so wird der Schaltzustand der Drain-Source-Schaltstrecke des N-Kanal-MOS-FET (T) allein über die Ansteuerschaltung (A), die Ladungspumpe (L), den ersten Widerstand (R1) und demgemäß über die Spannung am Gate-Anschluß (G) des N-Kanal-MOS-FET (T) bestimmt. Das heißt, wenn am Gate-Anschluß (G), bedingt durch das Ausgangssignal der Ansteuerschaltung (A) bzw. der Ladungspumpe (L), im wesentlichen Massepotential anliegt, wird die Drain-Source-Schaltstrecke des N-Kanal-MOS-FET (T) unterbrochen und der elektrische Verbraucher (RL) ausgeschaltet. Liegt am Gate-Anschluß (G) des N-Kanal-MOS-FET (T) jedoch ein Potential an, das höher ist als das Potential am Source-Anschluß (S), so ist die Drain-Source-Schaltstrecke des N-Kanal-MOS-FET (T) durchgeschaltet und der Laststromkreis geschlossen, so daß der elektrische Verbraucher (RL) eingeschaltet ist.The circuit arrangement according to FIG. 1 now functions as follows. Is, as shown in Fig. 1, with solid connecting lines, the DC voltage source (B) is connected with the correct polarity in the load circuit, the switching state of the drain-source switching path of the N-channel MOS-FET (T) is solely via the Drive circuit (A), the charge pump (L), the first resistor (R1) and accordingly determined via the voltage at the gate terminal (G) of the N-channel MOS-FET (T). This means that if there is essentially ground potential at the gate connection (G) due to the output signal of the control circuit (A) or the charge pump (L), the drain-source switching path of the N-channel MOS-FET ( T) interrupted and the electrical consumer (RL) switched off. However, if there is a potential at the gate connection (G) of the N-channel MOS-FET (T) which is higher than the potential at the source connection (S), then the drain-source switching path is the N-channel -MOS-FET (T) switched through and the load circuit closed, so that the electrical consumer (RL) is switched on.

Im Falle einer Falschpolung der Gleichspannungsquelle, wie dies bei der Beschaltung mit der Gleichspannungsquelle (B′) mit gestrichelten Linien in der Fig. 1 angedeutet ist, liegt unabhängig vom Ausgangssignal der Ansteuerschaltung (A) bzw. der Ladungspumpe (L) über den ersten Verbindungspunkt (P1) die Diode (DE), den zweiten Widerstand (R2) und den zweiten Verbindungspunkt (P2) am Gate-Anschluß des N-Kanal-MOSFET (T) ein Potential an, das nennenswert vom Massepotential der Schaltungsanordnung verschieden ist. Dieses vom Massepotential der Schaltungsanordnung verschiedene Potential am Gate-Anschluß (G) schaltet die Drain-Source-Schaltstrecke des N-Kanal-MOSFET (T) durch, so daß der Laststromkreis geschlossen wird und der elektrische Verbraucher (RL) eingeschaltet wird. Dieses Durchschalten der Drain-Source- Schaltstrecke des N-Kanal-MOSFET (T) erfolgt dabei auch dann, wenn die Ansteuerschaltung (A) ein Ausgangssignal erzeugt, das im wesentlichen Massepotential entspricht, da durch den vorgesehenen Spannungsteiler, gebildet im wesentlichen aus den Widerständen (R1 und R2), am zweiten Verbindungspunkt (P2) auch dann ein vom Massepotential verschiedenes Potential anliegt, wenn die Ansteuerschaltung ein Signal erzeugt, das Massepotential entspricht. Das heißt, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Schutz des Feldeffekttransistors (T) funktioniert unabhängig von dem Schaltzustand, den die Ansteuerschaltung dem N-Kanal-MOSFET (T) aufzwingen möchte.In the event of incorrect polarity of the DC voltage source, as indicated by dashed lines in the circuit with the DC voltage source (B ') in Fig. 1, is independent of the output signal of the control circuit (A) or the charge pump (L) via the first connection point (P1) the diode (DE), the second resistor (R2) and the second connection point (P2) at the gate terminal of the N-channel MOSFET (T) to a potential that is significantly different from the ground potential of the circuit arrangement. This potential at the gate connection (G), which is different from the ground potential of the circuit arrangement, switches through the drain-source switching path of the N-channel MOSFET (T), so that the load circuit is closed and the electrical load (RL) is switched on. This switching of the drain-source switching path of the N-channel MOSFET (T) also takes place when the drive circuit (A) generates an output signal which corresponds essentially to ground potential, since the voltage divider provided essentially consists of the resistors (R1 and R2), at the second connection point (P2) there is also a potential different from the ground potential when the drive circuit generates a signal which corresponds to the ground potential. This means that the circuit arrangement according to the invention for protecting the field effect transistor (T) functions independently of the switching state which the drive circuit wishes to force onto the N-channel MOSFET (T).

Durch das beschriebene Durchschalten der Drain-Source-Strecke des N-Kanal-MOSFET (T) im Falle einer Falschpolung mit der Stromquelle (B′) entsteht im N-Kanal MOSFET (T) keine höhere Verlustleistung als bei richtiger Polung mittels der Stromquelle (B). Wäre die erfindungsgemäße Anordnung im wesentlichen aus der Diode (DE) nicht vorgesehen, so würde der Laststrom über die Inversdioden des N-Kanal-MOSFET (T) fließen und könnte zur Zerstörung des N-Kanal-MOSFET führen.By switching through the Drain-source path of the N-channel MOSFET (T) in the case of a Wrong polarity with the current source (B ′) arises in the N channel MOSFET (T) no higher power loss than the correct one Polarity using the power source (B). Would that be Arrangement according to the invention essentially from the diode (DE) is not provided, the load current would exceed the Inverse diodes of the N-channel MOSFET (T) flow and could lead to Destruction of the N-channel MOSFET result.

In der Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende Schaltungsteile wie in der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt. Statt eines N-Kanal-MOSFET wird in der Fig. 2 ein P-Kanal-MOSFET (T′) verwendet. Dementsprechend ist die Stromflußrichtung der Zener-Diode (Z) zwischen dem Gate-Anschluß (G) und dem Source-Anschluß (S) geändert. Der Lastwiderstand (RL) liegt nunmehr auf der Plusseite der richtig gepolten Gleichspannungsquelle (B) und nicht wie in der Fig. 1 auf der Minusseite. Schließlich ist die Diode (DE) mit ihrer Kathode direkt mit dem Pluspol der richtig gepolten Gleichspannungsquelle (B) verbunden und nicht wie in der Fig. 1 mit der Anode direkt mit dem Minuspol der richtig gepolten Gleichspannungsquelle (B).In FIG. 2, the same or equivalent circuit parts are as shown in Fig. 1 with the same reference numerals. Instead of an N-channel MOSFET, a P-channel MOSFET (T ') is used in FIG. 2. Accordingly, the current flow direction of the Zener diode (Z) between the gate terminal (G) and the source terminal (S) is changed. The load resistance (RL) is now on the plus side of the correctly polarized DC voltage source (B) and not, as in FIG. 1, on the minus side. Finally, the diode (DE) is connected with its cathode directly to the positive pole of the correctly polarized direct voltage source (B) and not, as in FIG. 1, to the anode directly to the negative pole of the correctly polarized direct voltage source (B).

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit dem P-Kanal-MOSFET (T′) gemäß Fig. 2 hat im übrigen die gleiche Funktion wie die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit dem N-Kanal-MOSFET (T) in Fig. 1. Bei der Schaltungsanordnung (gemäß Fig. 2) ist ebenfalls eine Ladungspumpe (L) vorgesehen.The circuit arrangement according to the invention with the P-channel MOSFET (T ') according to FIG. 2 has the same function as the circuit arrangement according to the invention with the N-channel MOSFET (T) in FIG. 1. In the circuit arrangement (according to FIG. 2) a charge pump (L) is also provided.

Diese dient auch hier zum Ansteuern des P-Kanal-MOSFET (T′), über das Gate-Potential, und schaltet somit im Normalbetrieb mit der Gleichspannungsquelle (B) den Lastkreis ein bzw. aus.This also serves to control the P-channel MOSFET (T '), via the gate potential, and thus switches in Normal operation with the DC voltage source (B) Load circuit on or off.

Im Falle einer Falschpolung, durch Anschluß der Gleichsspannungsquelle (B′), arbeitet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit dem P-Kanal-MOSFET (T′) genau wie die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit dem N-Kanal-MOSFET (T). Bei Verpolung wird wiederum unabhängig vom Schaltzustand der Ansteuerschaltung (A), durch die Anordnung der Diode (DE), des zweiten Widerstandes (R2) und des ersten Widerstandes (R1), die Drain-Source-Schaltstrecke des P-Kanal-MOSFET (T′) durchgeschaltet.In case of wrong polarity, by connecting the DC voltage source (B '), operates the invention Circuit arrangement with the P-channel MOSFET (T ') just like the circuit arrangement according to the invention with the N-channel MOSFET (T). If the polarity is reversed, it becomes independent again from the switching state of the control circuit (A) through which Arrangement of the diode (DE), the second resistor (R2) and the first resistor (R1), the Drain-source switching path of the P-channel MOSFET (T ′) switched through.

Claims (10)

1. Schaltungsanordnung zum Schutz eines Feldeffekttransistors gegen Falschpolung, mit einem Feldeffekttransistor (T, T′), dessen Drain-Source-Schaltstrecke in Reihe mit einem elektrischen Verbraucher (RL) und mit einer Gleichspannungsquelle (Batterie B, B′) geschaltet ist und einen Laststromkreis bildet und dessen Gate-Anschluß (G) mit einer Ansteuerschaltung (A) verbunden ist, die den Schaltzustand der Drain-Source-Schaltstrecke steuert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungspunkt (P1) des Verbrauchers (RL) mit der Gleichspannungsquelle (B, B′) und dem Gate-Anschluß (G) des Feldeffekttransistors (T, T′) eine Diode (DE) geschaltet ist, deren Durchlaßrichtung der Stromflußrichtung im Laststromkreis bei falsch gepolter Gleichspannungsquelle (B′) entspricht.1. Circuit arrangement for protecting a field-effect transistor against incorrect polarity, with a field-effect transistor (T, T '), the drain-source switching path of which is connected in series with an electrical load (RL) and with a DC voltage source (battery B, B') and one Load circuit forms and the gate terminal (G) is connected to a drive circuit (A) which controls the switching state of the drain-source switching path, characterized in that between the connection point (P1) of the consumer (RL) with the DC voltage source (B , B ') and the gate terminal (G) of the field effect transistor (T, T') a diode (DE) is connected, the forward direction of the current flow direction in the load circuit corresponds to a wrongly polarized DC voltage source (B '). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ansteuerschaltung (A) und dem Verbindungspunkt (P2) der Diode (DE) mit dem Gate-Anschluß (G) ein Widerstand (R1) geschaltet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that between the control circuit (A) and the connection point (P2) of the diode (DE) with the Gate connection (G) a resistor (R1) is connected. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Diode (DE) und dem Verbindungspunkt (P2) der Diode (DE) mit dem Gate-Anschluß (G) ein zweiter Widerstand (R2) geschaltet ist.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that between the diode (DE) and the Connection point (P2) of the diode (DE) with the Gate connection (G) a second resistor (R2) is switched. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gate-Anschluß (G) und dem Verbindungspunkt (P3) des Source-Anschlusses (S) mit dem Verbraucher (RL) eine Zener-Diode (Z) geschaltet ist. 4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that between the gate terminal (G) and the connection point (P3) of the source connection (S) with the consumer (RL) a Zener diode (Z) is switched.   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (A) eine Spannungserhöhungseinrichtung (Ladungspumpe L) aufweist.5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the control circuit (A) a Voltage increasing device (charge pump L) having. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor ein N-Kanal-MOSFET (T) ist und daß die Anode der Diode (DE) mit dem Verbindungspunkt (P1) des Verbrauchers (RL) mit der Gleichspannungsquelle (B, B′) und die Kathode der Diode (DE) mit dem Gate-Anschluß (G) verbunden ist.6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the field effect transistor N-channel MOSFET (T) and that the anode of the diode (DE) with the connection point (P1) of the consumer (RL) with the DC voltage source (B, B ') and the cathode of Diode (DE) is connected to the gate terminal (G). 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor ein P-Kanal-MOS-FET (T′) ist und daß die Anode der Diode (DE) mit dem Gate-Anschluß (G) und die Kathode der Diode (DE) mit dem Verbindungspunkt (P1) des Verbrauchers (RL) mit der Gleichspannungsquelle (B, B′) verbunden ist.7. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the field effect transistor P-channel MOS-FET (T ') and that the anode of the diode (DE) with the gate connection (G) and the cathode Diode (DE) with the connection point (P1) of the Consumer (RL) with the DC voltage source (B, B ′) connected is. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle eine Batterie (B, B′) ist.8. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the DC voltage source Battery (B, B ') is. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verbraucher (RL) eine Glühlampe oder ein Elektromotor ist.9. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized that the electrical consumer (RL) is a light bulb or an electric motor. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung in Kraftfahrzeugen verwendet wird.10. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the circuit arrangement in Motor vehicles is used.
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