DE4403201A1 - Ansteuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement mit sourceseitiger Last - Google Patents

Ansteuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement mit sourceseitiger Last

Info

Publication number
DE4403201A1
DE4403201A1 DE4403201A DE4403201A DE4403201A1 DE 4403201 A1 DE4403201 A1 DE 4403201A1 DE 4403201 A DE4403201 A DE 4403201A DE 4403201 A DE4403201 A DE 4403201A DE 4403201 A1 DE4403201 A1 DE 4403201A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
connection
mosfet
source
gate
current source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4403201A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4403201C2 (de
Inventor
Josef Dipl Ing Gantioler
Jenoe Dr Tihanyi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE4403201A priority Critical patent/DE4403201C2/de
Publication of DE4403201A1 publication Critical patent/DE4403201A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4403201C2 publication Critical patent/DE4403201C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K17/063—Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0063—High side switches, i.e. the higher potential [DC] or life wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement, dem sourceseitig eine Last in Reihe geschaltet ist, mit einer auf schwebendem Potential liegenden Spannungsquelle, deren erster Anschluß über einen ersten steuerbaren Schalter mit dem Gateanschluß des MOS-Halbleiterbauelementes und deren zweiter Anschluß mit dem Sourceanschluß des MOS-Halbleiterbauelementes verbunden ist.
Solche Steuerschaltungen sind bekannt und z. B. in der EP-0 268 930 B2 beschrieben worden.
Halbleiterbauelemente mit sourceseitiger Last müssen mit ei­ ner Spannung leitend gesteuert werden, die höher als die Drainspannung ist. Dies ist mit einer auf schwebendem Poten­ tial liegenden Spannungsquelle möglich, deren Potentiale sich entsprechend dem Anstieg des Sourcepotentials im Lauf des Einschaltvorganges des MOS-Halbeiterbauelements erhöhen. Solche auf schwebendem Potential liegenden Spannungsquellen können z. B. durch transformatorische, piezoelektrische oder optoelektrische Kopplung realisiert werden. Es ist auch mög­ lich, die auf schwebendem Potential liegende Spannungsquelle durch einen Bootstrap-Kondensator zu verwirklichen, der bei gesperrtem MOS-Halbleiterbauelement über eine Diode durch eine auf Masse bezogene Spannungsquelle aufgeladen wird. Schaltungstechnische Probleme können sich dann ergeben, wenn eine solche Steuerschaltung mikrocomputerkompatibel ausge­ legt werden soll. Diese Probleme ergeben sich dadurch, daß die vom Mikrocomputer gelieferten Signale im allgemeinen auf ein festes Potential, insbesondere auf Masse, bezogen sind. Ein solches Steuersignal wird dem MOS-Halbleiterbauelement daher üblicherweise ebenfalls über den Transformator, Piezo­ wandler oder Optokoppler zugeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschal­ tung gemäß der eingangs erwähnten Gattung derart auszubil­ den, daß die Steuerung durch auf ein festes Potential bezo­ genes Signal ohne großen Aufwand möglich ist.
Dieses Ziel wird erreicht durch die Merkmale:
  • a) Einen zweiten, durch ein Eingangssignal steuerbaren Schalter, dessen erster Lastanschluß mit einer auf einem festen Potential liegenden Leitung verbunden ist und des­ sen zweiter Lastanschluß abhängig vom Eingangssignal von einem ersten auf ein zweites Potential geschaltet wird,
  • b) das erste und zweite Potential liegt zwischen den Poten­ tialen der beiden Anschlüsse der Spannungsquelle,
  • c) das erste und das zweite Potential wird an den Steuerein­ gang des ersten steuerbaren Halbleiterschalters gelegt derart, daß dieser leitend gesteuert wird, wenn ein Ein­ gangssignal angelegt ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.
Die Erfindung wird anhand von vier Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 näher erläutert.
Die Steuerschaltung nach Fig. 1 enthält ein MOS-Halbleiter­ bauelement, dem sourceseitig eine Last 2 in Reihe geschaltet ist. Das MOS-Halbleiterbauelement kann ein MOSFET oder ein IGBT sein. Die Reihenschaltung ist über zwei Anschlüsse 3, 4 an eine auf festes Potential, hier auf Masse, bezogene Span­ nung VH gelegt. Der Gateanschluß und der Sourceanschluß von 1 sind mit zwei Ausgangsanschlüssen 14, 15 eines ersten steuerbaren Schalters 7 verbunden. Der steuerbare Schalter 7 hat zwei Eingangsanschlüsse 11, 12, die mit Anschlüssen 5, 6 einer auf schwebendem Potential liegenden Spannungsquelle 16 verbunden sind.
Der steuerbare Schalter 7 hat einen Steuereingang 19, der über einen zweiten steuerbaren Schalter 8 angesteuert wird. Dieser steuerbare Schalter, im Ausführungsbeispiel ein MOSFET, wird seinerseits über ein an den Anschlüssen 9, 10 an­ gelegtes Eingangssignal leitend gesteuert. Der Anschluß 10 und damit die zum Sourceanschluß des MOSFET 8 und zum An­ schluß 4 führende Leitung 17 liegt auf festem Potential, im Ausführungsbeispiel auf Masse.
Die generelle Wirkungsweise ist derart, daß ein an die An­ schlüsse 9, 10 angelegtes, auf Masse bezogenes Eingangs­ signal den MOSFET 8 leitend steuert und der durch den MOSFET 8 fließende Strom unabhängig von seinem Drainpotential den Schalter 7 leitend steuert. Die Spannungsquelle 16 lädt dann die Gate-Source-Kapazität des MOS-Halbleiterbauelements 1 auf, so daß dieser zu leiten beginnt. Dem ansteigendem Sour­ cepotential VS von 1 folgt das Potential am Steuereingang 19, so daß der Schalter 7 und damit das Halbleiterbauelement 1 leitend bleibt, wie im einzelnen weiter unten erläutert werden wird.
Der erste steuerbare Schalter 7 enthält einen ersten MOSFET 20, dessen Drainanschluß mit dem ersten Anschluß 5 der Span­ nungsquelle 16 und dessen Sourceanschluß mit dem Gatean­ schluß des MOS-Halbleiterbauelements 1 verbunden ist. Gate­ anschluß und Drainanschluß von 20 sind über einen Widerstand 21 miteinander verbunden. Zwischen den Anschlüssen 5, 6 bzw. 11, 12 liegt die Reihenschaltung aus einer Stromquelle 22 und einer Diode 23. Dabei ist der Anodenanschluß von 23 mit dem zweiten Anschluß 6 verbunden. Der Gateanschluß des MOSFET 20 ist außerdem über die Drain-Source-Strecke eines zweiten MOSFET 24 mit dem zweiten Anschluß 6 verbunden. Der Gateanschluß von 24 ist mit dem Knoten 25 zwischen Strom­ quelle 22 und Diode 23 und außerdem mit dem Steuereingang 19 des steuerbaren Schalter 7 verbunden. Zwischen dem Gate- und dem Sourceanschluß des MOSFET 1 ist die Drain-Sourcestrecke eines MOSFET 27 angeschlossen, dessen Gateanschluß ebenfalls mit dem Knoten 25 verbunden ist.
Ohne Eingangssignal an den Anschlüssen 9, 10 ist der MOSFET 8 gesperrt und die durch einen MOSFET vom Verarmungstyp ge­ bildete Stromquelle 22 hebt den Knoten 25 auf ein Potential an, das gleich dem Potential VB am Anschluß 5 ist. Da das Potential VB höher als das Sourcepotential VS ist, ist der MOSFET 24 leitend. Am Gateanschluß von 20 liegt daher das Potential VS zuzüglich der Durchlaßspannung von 24 an, am Sourceanschluß das Potential VS zuzüglich der Durchlaßspan­ nung des MOSFET 27, der durch das Potential am Knoten 25 leitend gesteuert wird. Der MOSFET 20 ist daher gesperrt. Das Halbleiterbauelement 1 ist ebenfalls gesperrt, weil sein Gate über den eingeschalteten MOSFET 27 mit VS verbunden ist.
Wird an die Anschlüsse 9, 10 ein Eingangssignal angelegt, so wird der MOSFET 8 leitend gesteuert. Der MOSFET 8 ist derart dimensioniert, daß er durch das Eingangssignal im waagrech­ ten Bereich seiner Kennlinien (Sättigungsbereich) betrieben wird. Er arbeitet somit in diesem Zustand als Stromquelle. Wird der MOSFET 8 leitend gesteuert, so fließt ein Strom vom Anschluß 5 über die Stromquelle 22 durch den MOSFET 8 nach Masse. Die Schaltung ist so dimensioniert, daß durch den MOSFET 8 im eingeschalteten Zustand mehr Strom fließt als durch die Stromquelle 22. Damit liegt am Knoten 25 jetzt das Sourcepotential VS von 1 abzüglich der Durchlaßspannung der Diode 23. Daher wird der MOSFET 24 gesperrt, der Widerstand 21 wird stromlos und am Gate des MOSFET 20 liegt das Poten­ tial VB. Der MOSFET 20 wird leitend gesteuert und das MOS-Halbleiterbauelement 1 beginnt zu leiten. Damit steigt sein Sourcepotential an. Das Potential am Knoten 25 und am An­ schluß 5 steigt mit dem Sourcepotential VS, so daß der MOSFET 20 leitend bleibt und damit das MOS-Halbleiterbauelement 1 voll leitend gesteuert wird.
Der MOSFET 27 dient in bekannter Weise zum schnellen Ab­ schalten des MOSFET 1. Er ist bei gesperrtem MOSFET 8 lei­ tend, wodurch der MOSFET 1 sicher gesperrt wird. Bei leiten­ dem MOSFET 8 wird der MOSFET 27 gesperrt und das MOS-Halb­ leiterbauelement kann zu leiten beginnen.
Auf schwebendem Potential liegende Spannungsquellen sind be­ kannt. Sie könnte z. B. durch einen zwischen den Anschlüssen 5 und 6 angeschlossenen Bootstrap-Kondensator realisiert werden, der über eine externe Spannungsquelle aufgeladen wird.
Wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde, bewegt sich das Potential am Knoten 25 zwischen VB bis etwa VS. Dieser große Spannungshub kann in einer integrierten Schaltung un­ erwünschte parasitäre Effekte erzeugen. Dies wird durch die Schaltung nach Fig. 2 verhindert.
Die Steuerschaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 durch eine andere Ausführung des ersten steuer­ baren Schalters 7. Der steuerbare Schalter enthält außer den MOSFET 20 und 24 und dem Widerstand 21 die Reihenschaltung aus einem Widerstand 31 und einer Diode 30. Diese Reihen­ schaltung ist zwischen den Anschlüssen 5 und 6 angeschlos­ sen. Weiter liegen zwischen den Anschlüssen 5 und 6 die Rei­ henschaltung aus einem Bipolartransistor 32 und einer Strom­ quelle 33 und die Reihenschaltung aus einer Stromquelle 34 und einem MOSFET 35. Dabei liegt der Widerstand 31, der Emitteranschluß des Bipolartransistors 32 und die Strom­ quelle 34 am Anschluß 5. Der Knoten 36 zwischen der Diode und dem Widerstand 31 ist mit dem Basisanschluß des Bipolar­ transistors 32 verbunden. Sein Kollektoranschluß ist mit dem Gateanschluß des MOSFET 35 verbunden. Der wesentliche Unter­ schied in der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 ge­ genüber der nach Fig. 1 besteht darin, daß das Potential am Knoten 36 nur zwischen VB und VB abzüglich der Durchlaßspan­ nung der Emitter-Basisstrecke des Bipolartransistors 32 ge­ schaltet wird. Damit läßt sich die Steuerschaltung in inte­ grierter Form derart auslegen, daß das Einschalten von para­ sitären Bipolarstrukturen, die in jeder integrierten C-MOS-Schaltung vorhanden sind, vermieden wird.
Der MOSFET 8 ist hier wieder wie in Fig. 1 als steuerbare Stromquelle dimensioniert. Ohne Eingangssignal an den An­ schlüssen 9 und 10 ist der MOSFET 8 gesperrt, somit kann durch den Widerstand 31 kein Strom fließen, sein Spannungs­ abfall ist Null. Der Bipolartransistor 32 ist damit auch ge­ sperrt und durch seinen Kollektor fließt kein Strom. Der als Stromquelle geschaltete MOSFET 33 vom Verarmungstyp zieht dadurch das Potential am Gate von MOSFET 35 auf VS. Der MOSFET 35 ist deshalb gesperrt und die Stromquelle 34 zieht das Potential des Gates vom 24 auf VB. Dadurch entsteht dieselbe Wirkungsweise wie in der Schaltung nach Fig. 1: Der MOSFET 20 wird gesperrt und der MOSFET 27 wird leitend. Das Halb­ leiterbauelement T ist damit ausgeschaltet. Liegt nun zwi­ schen 9 und 10 ein Eingangssignal an, so wird der MOSFET 8 eingeschaltet und durch den Widerstand 31 fließt Strom. Dies geschieht unabhängig von der Höhe des Potentials VS. Der zu ihm auftretende Spannungsabfall steuert den Bipolartran­ sistor 32, so daß das Potential am Gate von MOSFET 35 auf VB geschaltet wird. Der MOSFET 35 ist somit eingeschaltet und sein Drainanschluß liegt auf VS zuzüglich der Durchlaßspan­ nung von 35, welche klein sein muß. Die MOSFET 24 und 27 sind dadurch gesperrt. MOSFET 20 wird jetzt leitend, da der Widerstand 21 stromlos ist und somit das Gatepotential von 20 auf dem Drainpotential von 20 liegt. Das Halbleiterbau­ element 1 kann somit leitend gesteuert werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Es enthält auch eine fakultative Weiterbildung. Das Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich in seiner ein­ fachsten Ausgestaltung vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch, daß der Stromquelle 33 ein MOSFET 45 in Reihe ge­ schaltet ist. Dieser ist von dem MOS-Halbleiterbauelement entgegengesetzten Leitungstyp, im Ausführungsbeispiel vom p-Kanal-Typ. Der MOSFET 45 ist sourceseitig mit dem ersten An­ schluß 5 und drainseitig mit der Stromquelle 33 verbunden. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß mit dem Steuer­ eingang 19 der Sourceanschluß eines als Stromquelle geschal­ teter MOSFET vom Verarbeitungstyp 46 verbunden ist, dessen Drainanschluß mit dem ersten Anschluß 5 verbunden ist. Zwi­ schen Drain- und Gateanschluß des MOSFET 46 ist eine Zener­ diode 47 geschaltet. Gateanschluß und Sourceanschluß sind miteinander verbunden. Der MOSFET 45 hat einen Substratan­ schluß, der entweder mit seinem Sourceanschluß verbunden ist, oder, was in integrierter Form vorteilhaft sein kann, mit einem Knotenpunkt 48, der durch die Rückseitenelektrode des integrierten Chip gebildet ist. Die Rückseite liegt da­ bei auf Potential VB.
Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist wie folgt:
Liegt an den Anschlüssen 9, 10 das Signal 0 an, so ist der MOSFET 8 gesperrt. Am Sourceanschluß der Stromquelle 46 liegt damit das Potential VB. Mit diesem Potential wird der MOSFET 45 gesperrt gehalten, an seinem Drainanschluß liegt über die Stromquelle 33 das Potential VS. Damit bleibt der MOSFET 35 gesperrt, an seinem Drainanschluß liegt über die Stromquelle 34 das Potential VB. Damit sind die MOSFET 24 und 27 leitend und der MOSFET 20 bleibt gesperrt. Das MOS-Halbleiterbauelement 1 kann damit nicht leitend gesteuert werden.
Ein an den Eingängen 9, 10 anliegendes Signal steuert den MOSFET 8 leitend. Da der Strom durch die Stromquelle 46 be­ grenzt wird, liegt am Gateanschluß des MOSFET 45 nun das Po­ tential VB abzüglich der Zenerspannung der Zenerdiode 47. Der MOSFET 45 wird damit leitend, an seinem Drainanschluß tritt das Potential VB auf und der MOSFET 35 wird leitend.
Am Drainanschluß des MOSFET 35 liegt nun das Potential VS und die Transistoren 24 und 27 werden gesperrt. Der MOSFET 20 wird damit leitend gesteuert und das MOS-Halbleiterbaue­ lement 1 kann eingeschaltet werden.
Diese Schaltung hat gegenüber der nach Fig. 2 den Vorteil, daß auf den Bipolartransistor 32 verzichtet werden kann, der i.a. zu lange Abschaltzeiten hat.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann durch einen MOSFET 39 erweitert werden, der den dem MOS-Halbleiterelement 1 entgegengesetzten Kanaltyp hat. Im Ausführungsbeispiel ist er vom p-Kanaltyp. Sourceseitig ist der MOSFET 39 über eine Stromquelle 37 mit dem ersten Anschluß 5 verbunden. Drain­ seitig ist er über eine Stromquelle 41 mit der Leitung 17 verbunden. Zwischen dem Sourceanschluß des MOSFET 39 und dem Sourceanschluß des MOS-Halbleiterbauelements 1 ist eine Zen­ erdiode 38 angeschlossen welche z. B. eine Zenerspannung von z. B. 6 V hat. Der Gateanschluß des MOSFET 39 ist mit einem Anschluß 43 verbunden, an den z. B. ein auf das Potential VS bezogenes Niedervolt-Signal gelegt werden kann. Dies kann z. B. von einem Schutz-Chip stammen, das das MOS-Halbleiter­ bauelement auf Übertemperatur, Überstrom usw. überwacht. Wird ein solches Signal mit einem Potential von z. B. VS + 6 Volt zwischen die Anschlüsse 43 und 15 gelegt, so ist der MOSFET 39 gesperrt, da sein Sourcepotential durch die Zener­ diode 38 ebenfalls auf 6 V begrenzt ist. Am Ausgang 42 liegt das Potential der Leitung 17 an, da durch die Stromquelle 41 kein Strom fließen kann. Liegt am Anschluß 43 0 V bezogen auf VS, so leitet der Transistor 39 und an an der Strom­ quelle 41 entsteht eine Spannung, welche auf die Zenerspan­ nung der Zenerdiode 40 begrenzt wird. Dies ist unabhängig von VS. Dadurch wird erreicht, daß ein auf VS bezogenes di­ gitales Signal auf ein Potential transferiert wird, welches auf die Leitung 17 bezogen ist. Das Signal von Anschluß 42 kann durch eine Auswerteschaltung weiterverarbeitet werden.
Die Stromquelle 41 kann wieder durch einen MOSFET vom Verar­ mungstyp gebildet sein, dessen Gateanschluß mit dem Source­ anschluß verbunden ist. Die Drain-Sourcespannung des MOSFET 41 wird durch eine Zenerdiode 40 begrenzt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem nach Fig. 2 durch folgende Merkmale: Mit dem Steuerein­ gang 19 ist ein Anschluß einer Stromquelle 49 verbunden (Knoten 36), ihr anderer Anschluß mit dem ersten Anschluß 5. Der Stromquelle 49 ist eine Zenerdiode 50 parallelgeschal­ tet. Zwischen dem Knoten 36 und dem zweiten Anschluß 6 ist die Reihenschaltung aus einem p-Kanal-FET 51 und der Strom­ quelle 33 angeschlossen (Knoten 55). Außerdem ist zwischen die Anschlüsse 5, 6 die Reihenschaltung aus einer weiteren Zenerdiode 54 und einer Stromquelle 53 angeschlossen. Ihr Knoten ist mit dem Gateanschluß des FET 51 verbunden.
Die Zenerdiode 54 und die Stromquelle 53 sorgen dafür, daß am Gate von Transistor 51 stets eine Spannung von VB-VZ VB- (Zenerspannung, z. B. VB-6V) anliegt. Liegt am Eingang 9 kein Signal an, so fließt durch Transistor 8 kein Strom. Die Stromquelle 49 sorgt dafür, daß der Sourceanschluß (Knoten 36) des Transistors 51 auf das Potential VB gezogen wird. Der Transistor 51 leitet dadurch und die Spannung am Knoten 55 wird ebenfalls gegen VB gezogen. Der Transistor 35 schaltet dadurch ein. Das hat zur Folge, wie schon beschrieben, daß das Bauelement 1 ausgeschaltet wird. Wird nun am Eingang 9 ein Signal angelegt, so fließt durch den Transistor 8 Strom und der Knoten 36 wird auf VB-VZ gezogen. Dadurch wird der Transistor 51 gesperrt, da sein Gate ebenfalls auf VB-VZ liegt. Die Stromquelle 33 zieht dann den Knoten 55 auf VS-Potential, der Transistor 35 wird gesperrt und das Bauelement 1 wird eingeschaltet.
Ähnlich wie die Stromquelle 41 können auch die anderen Stromquellen 34, 46, 33 usw. durch MOSFET vom Verarmungstyp gebildet werden, deren Gateanschluß jeweils mit ihrem Sour­ ceanschluß verbunden ist. Diese MOSFET sind so dimensio­ niert, daß sie bei Stromfluß in Sättigung betrieben werden, während sich ihr Arbeitspunkt im stromlosen Zustand am Fuß­ punkt der Kennlinie befindet. Es ist jedoch auch möglich, die Stromquellen durch MOSFET vom Anreicherungstyp zu bil­ den, diesen muß dann jeweils eine feste Gate-Sourcevorspan­ nung gegeben werden.
Die MOSFET 8 und 39 (Fig. 3) werden zweckmäßigerweise als Lateral-FET ausgebildet; sie können daher in selbstisolie­ render Technik auf ein- und demselben Chip angeordnet wer­ den. Damit ist auch eine Erweiterung der Schaltung möglich, indem weitere Lateral-FET auf dem Chip angeordnet werden.

Claims (10)

1. Steuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement (1), dem sourceseitig eine Last (2) in Reihe geschaltet ist, mit:
einer auf schwebendem Potential liegenden Spannungsquelle (16), deren erster Anschluß (5) über einen ersten Schalter (7) mit dem Gateanschluß des MOS-Halbleiterbauelements (1) und deren zweiter Anschluß (6) mit dem Sourceanschluß des MOS-Halbleiterbauelements (1) verbunden ist, gekennzeichnet durch die Merkmale:
  • a) einem zweiten, durch ein Eingangssignal (IN) steuerbaren Schalter (8), dessen erster Lastanschluß mit einer auf einem festen Potential liegenden Leitung (17) verbunden ist und dessen zweiter Lastanschluß abhängig vom Eingangssignal von einem ersten auf ein zweites Potential geschaltet wird,
  • b) das erste und zweite Potential liegt zwischen den Poten­ tialen (VB, VS) der beiden Anschlüsse (5, 6) der Spannungs­ quelle (16),
  • c) das erste und zweite Potential wird an einen Steuerein­ gang (19) des ersten steuerbaren Schalters (7) gelegt der­ art, daß dieser leitend gesteuert wird, wenn ein Eingangs­ signal angelegt ist.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der er­ ste steuerbare Schalter (7) folgende Merkmale hat:
  • a) mit dem ersten Anschluß (5) der Spannungsquelle (16) ist der Drainanschluß eines ersten MOSFET (20) verbunden, sein Sourceanschluß ist mit dem Gateanschluß des MOS-Halblei­ terbauelements (1) verbunden,
  • b) zwischen erstem (5) und zweitem Anschluß (6) der Span­ nungsquelle (16) ist die Reihenschaltung aus einer Strom­ quelle (22) und einer Diode (23) angeschlossen,
  • c) der Gateanschluß des ersten MOSFET (20) ist über einen Widerstand (21) mit seinem Drainanschluß und mit einem An­ schluß der Stromquelle (22) verbunden,
  • d) der Gateanschluß des ersten MOSFET (20) ist über die Laststrecke eines zweiten MOSFET (24) mit dem zweiten An­ schluß (6) der Spannungsquelle verbunden,
  • e) der Gateanschluß des zweiten MOSFET (24) ist mit dem zweiten Lastanschluß des zweiten steuerbaren Halbleiter­ schalters (8) und mit dem Knoten (25) zwischen Stromquelle (22) und Diode (23) verbunden.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite steuerbare Schalter (8) ein MOSFET und derart dimen­ sioniert ist, daß er in leitendem Zustand als Stromquelle wirkt.
4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gateanschluß und dem Sourceanschluß des MOS-Halbleiter­ bauelements (1) die Source-Drain-Strecke eines dritten MOSFET (27) angeschlossen ist und daß der Gateanschluß des dritten MOSFET mit dem Gateanschluß des zweiten MOSFET (24) verbunden ist.
5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste steuerbare Schalter (7) folgende Merkmale hat:
  • a) mit dem ersten Anschluß (5) der Spannungsquelle (16) ist der Drainanschluß eines ersten MOSFET (20) verbunden, sein Sourceanschluß ist mit dem Gateanschluß des MOS-Halblei­ terbauelements (1) verbunden,
  • b) der Gateanschluß des ersten MOSFET (20) ist über die Laststrecke eines zweiten MOSFET (24) mit dem zweiten An­ schluß verbunden,
  • c) zwischen erstem (5) und zweitem (6) Anschluß der Span­ nungsquelle (16) ist die Reihenschaltung aus einem Wider­ stand (31) und einer Diode (30) angeschlossen; der Wider­ stand ist mit dem ersten Anschluß (5) verbunden,
  • d) zwischen erstem und zweitem Anschluß ist die Reihenschal­ tung aus einem Bipolartransistor (32) und einer Stromquel­ le (30) angeschlossen; der Emitter des Bipolartransistors ist mit dem ersten Anschluß (5) verbunden,
  • e) zwischen ersten und zweiten Anschluß ist die Reihenschal­ tung aus einer Stromquelle (34) und einem dritten MOSFET (35) angeschlossen; der Sourceanschluß des zweiten MOSFET ist mit dem zweiten Anschluß verbunden,
  • f) der Gateanschluß des zweiten MOSFET (24) ist mit dem Drainanschluß des dritten MOSFET verbunden, der Gatean­ schluß des dritten MOSFET (35) mit dem Kollektoranschluß des Bipolartransistors (32), der Basisanschluß des Bipo­ lartransistors mit dem Knoten (36) zwischen Diode (30) und Widerstand (31),
  • g) der Knoten zwischen Widerstand und Diode ist über die Laststrecke des zweiten steuerbaren Halbleiterschalters (8) mit der auf festem Potential liegenden Leitung (17) verbunden.
6. Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite steuerbare Halbleiterschalter (8) ein MOSFET ist, der derart dimensioniert ist, daß er in leitendem Zustand als Stromquelle wirkt.
7. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (7) folgende Merkmale hat:
  • a) mit dem ersten Anschluß (5) der Spannungsquelle (16) ist der Drainanschluß eines ersten MOSFET (20) verbunden, sein Sourceanschluß ist mit dem Gateanschluß des MOS-Halbleiterbauelements (1) verbunden,
  • b) der Gateanschluß des ersten MOSFET (20) ist über die Laststrecke eines zweiten MOSFET (24) mit dem zweiten An­ schluß (6) verbunden,
  • c) zwischen ersten und zweiten Anschluß ist die Reihenschal­ tung aus einer ersten Stromquelle (34) und einem dritten MOSFET (35) angeschlossen; der Sourceanschluß des zweiten MOSFET (24) ist mit dem zweiten Anschluß verbunden,
  • d) zwischen dem ersten Anschluß (5) und dem Steuereingang (19) ist eine zweite Stromquelle (46) angeschlossen,
  • e) zwischen erstem (5) und zweitem Anschluß (6) ist die Rei­ henschaltung aus einer dritten Stromquelle (33) und einem vierten MOSFET (45) angeschlossen,
  • f) der vierte MOSFET ist vom dem MOS-Halbleiterbauelement (1) entgegengesetzten Kanaltyp,
  • g) der Gateanschluß des vierten MOSFET ist mit dem Steuer­ eingang (19) und der zweiten Stromquelle (46) verbunden.
8. Steuerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stromquelle (46) ein Depletion-FET ist, dessen Gate­ anschluß mit seinem Sourceanschluß verbunden ist, und daß zwischen seinem Drainanschluß und seinem Gateanschluß eine Zenerdiode (47) angeschlossen ist.
9. Steuerschaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Anschluß (5) und der auf festem Potential liegen­ den Leitung (17) die Reihenschaltung aus einem fünften MOSFET (39), einer vierten Stromquelle (37) und einem Verbrau­ cher (41) liegt, daß der fünfte MOSFET (39) vom dem MOS-Halbleiterbauelement entgegengesetzten Leitungstyp ist und daß die vierte Stromquelle (37) mit dem ersten Anschluß (5) und der Verbraucher (41) mit der Leitung (17) verbunden ist.
10. Steuerschaltung nach Anspruch 1,
  • a) mit dem ersten Anschluß (5) der Spannungsquelle (16) ist der Drainanschluß eines ersten MOSFET (20) verbunden, sein Sourceanschluß ist mit dem Gateanschluß des MOS-Halbleiterbauelements (1) verbunden,
  • b) der Gateanschluß des ersten MOSFET (20) ist über die Laststrecke eines zweiten MOSFET (24) mit dem zweiten An­ schluß (6) verbunden,
  • c) zwischen ersten und zweiten Anschluß ist die Reihenschal­ tung aus einer ersten Stromquelle (34) und einem dritten MOSFET (35) angeschlossen; der Sourceanschluß des zweiten MOSFET (24) ist mit dem zweiten Anschluß verbunden,
  • d) zwischen dem ersten Anschluß (5) und dem Steuereingang (19) ist eine zweite Stromquelle (49) angeschlossen,
  • e) zwischen erstem (5) und zweitem Anschluß (6) ist die Rei­ henschaltung aus einer dritten Stromquelle (33), einem vierten MOSFET (51) und einer ersten Zenerdiode (50) an­ geschlossen,
  • f) der vierte MOSFET ist vom dem MOS-Halbleiterbauelement (1) entgegengesetzten Kanaltyp,
  • g) der Gateanschluß des vierten MOSFET ist mit dem Knoten einer weiteren Reihenschaltung verbunden, die aus einer zweiten Zenerdiode (54) und einer vierten Stromquelle (53) besteht und die zwischen den beiden Anschlüssen (5, 6) an­ geschlossen ist.
DE4403201A 1993-02-10 1994-02-02 Ansteuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement mit sourceseitiger Last Expired - Fee Related DE4403201C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4403201A DE4403201C2 (de) 1993-02-10 1994-02-02 Ansteuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement mit sourceseitiger Last

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4303911 1993-02-10
DE4403201A DE4403201C2 (de) 1993-02-10 1994-02-02 Ansteuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement mit sourceseitiger Last

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4403201A1 true DE4403201A1 (de) 1994-08-11
DE4403201C2 DE4403201C2 (de) 1995-04-13

Family

ID=6480096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4403201A Expired - Fee Related DE4403201C2 (de) 1993-02-10 1994-02-02 Ansteuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement mit sourceseitiger Last

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5446406A (de)
JP (1) JPH06252727A (de)
DE (1) DE4403201C2 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2299903A (en) * 1995-04-11 1996-10-16 Int Rectifier Corp Integrated high-side MOS or IGBT switch with high negative clamp voltage and fail safe operation
FR2733094A1 (fr) * 1995-04-11 1996-10-18 Int Rectifier Corp Circuit a pompe de charge ameliore pour commutation de cote haut
WO1999001938A1 (de) * 1997-07-02 1999-01-14 Infineon Technologies Ag Ansteuerschaltung für ein steuerbares halbleiterbauelement
US6169431B1 (en) 1998-06-02 2001-01-02 Infineon Technologies Ag Drive circuit for a controllable semiconductor component

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3509318B2 (ja) * 1995-08-09 2004-03-22 日産自動車株式会社 電力用バイポーラトランジスタの制御装置
US5828261A (en) * 1996-11-13 1998-10-27 Caterpillar Inc. Gate drive circuit that controls a power transistor in three states
US5952877A (en) * 1997-11-21 1999-09-14 International Business Machines Corporation Integrated resistor for continuous time signal processing applications
US6215349B1 (en) * 1999-01-05 2001-04-10 International Business Machines Corp. Capacitive coupled driver circuit
US10873331B2 (en) * 2017-08-25 2020-12-22 Richwave Technology Corp. Clamp logic circuit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3018501A1 (de) * 1980-05-14 1981-11-19 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schalter mit einem als source-folger betriebenen mis-pet
EP0268930A1 (de) * 1986-11-11 1988-06-01 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung eines sich selbst schützenden Leistungsschalters
DE3929026A1 (de) * 1989-09-01 1991-03-07 Bosch Gmbh Robert Ansteuerschaltung fuer eine getaktete last in einem fahrzeug

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5006736A (en) * 1989-06-13 1991-04-09 Motorola, Inc. Control circuit for rapid gate discharge
DE59009841D1 (de) * 1990-11-09 1995-12-07 Siemens Ag MOSFET-Schalter für eine induktive Last.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3018501A1 (de) * 1980-05-14 1981-11-19 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schalter mit einem als source-folger betriebenen mis-pet
EP0268930A1 (de) * 1986-11-11 1988-06-01 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung eines sich selbst schützenden Leistungsschalters
DE3929026A1 (de) * 1989-09-01 1991-03-07 Bosch Gmbh Robert Ansteuerschaltung fuer eine getaktete last in einem fahrzeug

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2299903A (en) * 1995-04-11 1996-10-16 Int Rectifier Corp Integrated high-side MOS or IGBT switch with high negative clamp voltage and fail safe operation
FR2733100A1 (fr) * 1995-04-11 1996-10-18 Int Rectifier Corp Dispositif semi-conducteur de puissance a porte mos integre a haute tension negative de niveau et fonctionnement a securite intrinseque
FR2733094A1 (fr) * 1995-04-11 1996-10-18 Int Rectifier Corp Circuit a pompe de charge ameliore pour commutation de cote haut
US5592117A (en) * 1995-04-11 1997-01-07 International Rectifier Corporation Integrated MOSgated power semiconductor device with high negative clamp voltage and fail safe operation
US5672992A (en) * 1995-04-11 1997-09-30 International Rectifier Corporation Charge pump circuit for high side switch
GB2299903B (en) * 1995-04-11 2000-03-01 Int Rectifier Corp Integrated mosgated power semiconductor device with high negative clamp voltage and fail safe operation
WO1999001938A1 (de) * 1997-07-02 1999-01-14 Infineon Technologies Ag Ansteuerschaltung für ein steuerbares halbleiterbauelement
US6169431B1 (en) 1998-06-02 2001-01-02 Infineon Technologies Ag Drive circuit for a controllable semiconductor component

Also Published As

Publication number Publication date
DE4403201C2 (de) 1995-04-13
US5446406A (en) 1995-08-29
JPH06252727A (ja) 1994-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2411839C3 (de) Integrierte Feldeffekttransistor-Schaltung
EP0665634B1 (de) Schaltungsanordnung mit einem Feldeffekttransistor
EP0747713B1 (de) Schaltungsanordnung zum Erfassen des Laststroms eines Leistungshalbleiterbauelementes mit source- oder drainseitiger Last
WO2000044048A1 (de) Hybrid-leistungs-mosfet
EP0236967B1 (de) Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines mit sourceseitiger Last verbundenen Mosfet
DE3327260A1 (de) Schmitt-trigger
DE2752473A1 (de) Gegentakt-treiberschaltung
DE19525237A1 (de) Pegelschieberschaltung
DE102014108576B4 (de) Treiberschaltung mit Miller-Clamping-Funktionalität für Leistungshalbleiterschalter, Leistungshalbleiterschalter und Wechselrichterbrücke
DE19638087C2 (de) CMOS-Komparator
EP0557850A2 (de) Schaltungsanordnung zur Laststrombegrenzung eines Leistungs-MOSFET
EP0044066A2 (de) Treiberstufe in integrierter MOS-Schaltkreistechnik mit grossem Ausgangssignalverhältnis
DE2554054A1 (de) Differentialverstaerkerschaltung in cmos-bauweise
DE4444623A1 (de) Schaltungsanordnung zur Laststromregelung eines Leistungs-MOSFET
DE4403201C2 (de) Ansteuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement mit sourceseitiger Last
EP0582125A1 (de) Ansteuerschaltung für einen Leistungs-MOSFET mit sourceseitiger Last
DE60209621T2 (de) Stromschaltkreis
DE2108101B2 (de) Schalterstromkrels
DE19533768C1 (de) Stromtreiberschaltung mit Querstromregelung
DE2548457A1 (de) Konstantspannungsschaltung
DE2821007A1 (de) Impulsverstaerker
DE2301855C3 (de) Schaltungsanordnung mit Feldeffekttransistoren zur Pegelanpassung
DE3904910C2 (de)
DE3717922C2 (de)
DE2825443C2 (de) Logische Schaltung mit Feldeffekt- Transistoren

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee