DE69221771T2 - Leistungs-MOS-Einrichtung mit Schutzschaltung gegen Überstrom - Google Patents

Leistungs-MOS-Einrichtung mit Schutzschaltung gegen Überstrom

Info

Publication number
DE69221771T2
DE69221771T2 DE69221771T DE69221771T DE69221771T2 DE 69221771 T2 DE69221771 T2 DE 69221771T2 DE 69221771 T DE69221771 T DE 69221771T DE 69221771 T DE69221771 T DE 69221771T DE 69221771 T2 DE69221771 T2 DE 69221771T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cell group
mos
fets
circuit
resistor
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69221771T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69221771D1 (de
Inventor
Yukimasa Koishikawa
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.)
NEC Electronics Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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 NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Publication of DE69221771D1 publication Critical patent/DE69221771D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69221771T2 publication Critical patent/DE69221771T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0812Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/08122Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/12Modifications for increasing the maximum permissible switched current
    • H03K17/122Modifications for increasing the maximum permissible switched current in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/18Modifications for indicating state of switch
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0027Measuring means of, e.g. currents through or voltages across the switch

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

    Hintergrund der Erfindung Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochleistungs-MOS- Einrichtung, zusammengesetzt aus einer Vielzahl von Elementar-MOS-FETs und insbesondere eine monolithische MOS-integrierte Schaltung zum Hochleistungstreiben (im Nachfolgenden als eine Hochleistungs-MOS IC bezeichnet) von der Art, die mit Schutzmitteln gegen anomale Bedingungen, wie beispielsweise Überstrom, ausgestattet ist.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Die Hochleistungs-MOS IC wird aus dem Grund in breitem Umfang zur Zündsteuerung oder Bremssteuerung von Kraftfahrzeugen verwendet, weil sie das Treiben und Schalten eines großen Stroms möglich macht und sie spielt bei der Realisierung eines elektronischen Steuersystems von Kraftfahrzeugen eine wichtige Rolle. Für das Steuersystem von Kraftfahrzeugen wird grundsätzlich ein hohes Maß an Zuverlässigkett gefordert, um Personenunfälle zu vermeiden. Demgemäß sind die Anforderungen an die zuverlässigkeit jeder der elektronischen Komponenten, die das elektronische Steuersystem bilden, streng.
  • Während das erforderliche Niveau an Zuverlässigkeit wie vorstehend erwähnt hoch ist, ist die Betriebsumgebung der Hochleistungs-MQS-IC rauh, begleitet von Änderungen in der Betriebsspannung, verursacht durch elektromagnetische Induktion, Änderungen bei den Konstanten der Last, Änderungen infolge von Temperaturänderungen, u. dgl. Aus diesen Gründen hat eine derartige Hochleistungs-MOS-IC normalerweise eine eingebaute Schutzschaltung gegen die verschiedenen Arten von Änderungen. Eine derartige Hochleistungs-MOS-IC hat nämlich in der IC Sensoren integriert, die jeweils einen Überstrom in der elektronischen Schaltung, verursacht durch Kurzschlüsse, welche an dem Teil der Last erzeugt werden, eine Überspannung, welche eine externe elektromagnetische Induktion begleitet und einen überhitzten Zustand der MOS- IC selbst, detektieren, und ist so konstruiert, daß sie den elektrischen Ausfall des Chips als Ganzes durch zeitweiliges Abstellen des Betriebs des Hochleistungsteils der MOS- IC in Abhängigkeit vom Ausgang dieser Sensoren verhindert.
  • Die Schutzschaltung, die in der US-PS-4703390 mit dem Titel "Integrated Circuit Power Time" beschrieben ist, verwendet beispielsweise einen Leistungs-MOS-FET, der durch Parallelschalten einer großen Anzahl von MOS-FETs konstruiert ist, und detektiert einen Überstrom mit einem der großen Anzahl von MOS-FETs, die gemeinsam an eine Last angeschlossen sind, und verhindert den Ausfall der MOS-IC infolge eines Überstroms und einer Übertemperatur durch Reflektieren der zulässigen oberen Temperaturgrenze des MOS IC-Chips auf eine Referenzspannung, die Vergleichsobjekt mit dem Ausgangssignal des MOS-FETs ist, um Überstrom zu detektieren. Trotz der Tatsache, daß eine derartige Schaltungskonstruktion einen Überstrom, der durch die Last allein verursacht ist, geeignet detektieren kann, und zu einer Unterbrechung des Betriebs des Hochleistungs-MOS-FET-Teils führt, wird das Treiben des Hochleistungs-FET-Teils unmöglich, wenn zwischen dem Gate und der Source in einer oder mehreren Einheiten der parallel geschalteten großen Anzahl von MOS- FETs ein Kurzschluß erzeugt wird. Wie in der US-PS-Schrift gezeigt, ist der Hochleistungs-MOS-FET normalerweise durch Parallelschaltung (sog. Mehrzellkonstruktion) einer großen Anzahl von MOS-FETs gebildet, die jeweils aus gegeneinander isolierten Bereichen von Source, Drain und Gate bestehen, anstatt daß sie aus einem einzigen FET gebildet sind. Der Grund dafür liegt darin, daß es für die Reduzierung des Einschaltwiderstandes wirksam ist, indem die Vorteile des MOS-FET, nämlich hoher Verstärkungsfaktor, hohe Eingangsimpedanz, Erleichterung der Sicherung des Gleichgewichts im parallel geschalteten Zustand u. dgl., beibehalten werden. Wenn jedoch eine große Anzahl an Gate-Elektroden verbunden sind, wie dies in der vorstehend genannten US-PS beschrieben ist, um die Mehrzellstruktur zu realisieren, wird die Ein/Aus-Steuerung des Laststroms unmöglich, wenn zwischen dem Gate und der Source ein Kurzschluß erzeugt wird.
  • Eine Leistungs-MOS-Einrichtung, wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannt, ist aus der JP-A-2291705 bekannt. Bei diesem Stand der Technik sind Gate-Widerstände der MOS- Einrichtung in die Gate-Verbindungspfade für jede MOS- Gruppe eingesetzt. Wenn ein Kurzschluß von einem oder mehreren MOS in einer Gruppe auftritt, ist die Zuführung von Gate-Steuersignalen zu den anderen Gruppen immer noch möglich, und der Kurzschluß setzt nur die Transistoren der betroffenen Gruppe außer Betrieb. Bei dieser Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik wird aber der Kurzschluß eines oder mehrerer MOS in einer Gruppe immer noch einen Gate- Source-Leckstrom verursachen.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungs-MOS-Einrichtung zu schaffen, die aus einer großen Anzahl von parallel geschalteten MOS-FETs zusammengesetzt ist, die ihren Betrieb selbst dann aufrechterhalten, wenn ein Gate-Source-Kurzschluß in einem Teil der großen Anzahl von MOS-FETs erzeugt wird.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine monolithische Leistungs-MOS-IC zu schaffen, die einen Leistungs-MOS-FET-Teil mit Mehrzellstruktur aufweist, die im wesentlichen frei vom Einfluß des Kurzschlusses zwischen Gate und Source des Leistungs-MOS-FET-Teils ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Hochleistungs-MOS-Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Merkmale des Patentanspruches 1. Sie ist somit mit einer Vielzahl von FET-Zellen ausgestattet, die jeweils eine große Anzahl von parallel geschalteten MOS- FETs haben, wobei die Gateelektroden der MOS-FETs und die jeweiligen FET-Zellen so geschaltet sind, daß sie ein Eingangssignal empfangen oder an das Ausgangsende einer Zell- FET-Treiberschaltung angeschlossen sind, und zwar anstatt direkt, über die entsprechenden Gatesignal-Detektions- und Interruptschaltungen. Demgemäß ist selbst wenn zwischen dem Gate und der Source des MOS-FET einer FET-Zelle ein Kurzschluß erzeugt worden ist, dessen Einfluß auf diese FET- Zelle allein begrenzt, ohne daß eine Ausbreitung auf andere FET-Zellen erfolgt.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Die obenstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung anhand der begleitenden Figuren hervor, in welchen zeigt:
  • Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine Hochleistungs-MOS-IC, die einen Hochleistungs-MOS-FET-Teil enthält, gemäß dem Stand der Technik;
  • Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 3 das Schaltbild einer Gatesignal-Detektor- und Interruptschaltung der Ausführungsform;
  • Fig. 4 ein Schaltbild, das eine Modifikation des Teils entsprechend Fig. 3 ist;
  • Fig. 5 ein Zeitplan der Ausführungsform; und
  • Fig. 6 das Schaltbild der Zellgruppe der Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Bezugnehmend auf Fig. 1 hat die Hochleistungs-MOS-IC gemäß dem Stand der Technik, die in dieser Figur als Blockschaltbild gezeigt ist, eine Vielzahl von Zell-FETs 1a, 1b, ... und 1n, deren Drain-Bereiche D und Source-Bereiche S jeweils gemeinsam zusammengeschlossen sind, und eine Zell- FET-Treiberschaltung 2, die gemeinsam eine Gatespannung VG aller Zell-FETs 1a, 1b, ... und ln in Abhängigkeit von einem Steuersignal SG und den Sensorausgangssignalen SV, SC und ST steuert, wie dies später beschrieben wird. Die Sensorausgangssignale SV, SC und ST werden durch einen Überspannungssensor 3, einen Überstromsensor 4, einen Übertemperatursensor 5 gespeist, die jeweils in dem Hochleistungs- MOS-FET-Teil des Hochleistungs-MOS-IC angeordnet sind. Weiterhin hat die Zell-FET-Treiberschaltung 2 eine eingebaute Ladungspumpe zum Steuern der Gatespannung der Zell-FETs 1a bis 1n. Der Drainbereich D mit gemeinsamem Anschluß ist an einen Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluß TD angeschlossen, der die Verbindung mit einer Leistungsversorgung (einer elektrischen Quelle mit hohem Potential) (nicht dargestellt) empfängt, und analog ist der gemeinsam verbundene Source-Bereich 5 an einen Lastverbindungsanschluß TL angeschlossen, der die Verbindung mit einer externen Last 6 erhält. Darüberhinaus hat die monolithische Hochleistungs- MOS-IC einen Masseanschluß TGND, der an die Masseschaltung (eine elektrische Quelle mit niedrigem Potential) für die gesamte interne Schaltung angelegt ist.
  • Diese Hochleistungs-MOS-IC steuert das Ein- und Ausschalten eines Stroms iL, der der externen Last 6 über den Lastverbindungsanschluß TL zugeführt wird. Wenn der Strom iL infolge der Erzeugung einer geschlossenen Schaltung, die eine Paralleischaltung zu der externen Last bildet, extrem groß wird, detektiert der Überstromsensor 4 den Zustand und untersagt oder steuert die Gatespannung VG mittels seines Sensor-Ausgangssignals, um den Strom iL zu unterbrechen oder zu steuern. Nach dem Entfernen der Ursache des Kurzschlusses wird das Sensor-Ausgangssignal SC wiederhergestellt und der Unterbrechungszustand des Stroms iL freigegeben. Wenn die Versorgungsspannung zu dem Leistungsversorgungs-Verbindungsanschluß TD infolge beispielsweise eines Spannungsstoßes, der die elektromagnetische Induktion von außen begleitet, ansteigt, wird die Gatespannung VG ähnlich durch das Ausgangssignal SV vom Überstromsensor 3 gesteuert. Die Steuerung der Gatespannung VG entsprechend dem Ausgangssignal ST des Übertemperatursensors 5 wird auf ähnliche Art und Weise ausgeführt.
  • Mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann diese Hochleistungs-MOS-IC die ganze MOS-IC gegen Überspannung, gegen Überstrom und gegen Überhitzungszustände schützen. Wenn jedoch zwischen dem Gate und der Source in einer der Zell-FETs 1a bis in ein Kurzschluß erzeugt wird, wird die Steuerung der Gatespannung VG und damit auch die Ein-/Aus- Steuerung des Stromes iL bis über die Rückkehr zum Normalwert des Ausgangssignals der Treiberschaltung 2 als Ergebnis der Entfernung der Ursache des Kurzschlusses unmöglich. Dies ist deshalb der Fall, weil die Leiterbahnen von der Treiberschaltung 2, die die Gatespannung VG zu den verschiedenen Zell-FETs zu den entsprechenden Gates der Zell- FETs 1a bis 1n führen, zusammengeschaltet sind.
  • Bezugnehmend auf Fig. 2 hat eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Bauteile, die mit denen der in Fig. 1 gezeigten gemeinsam sind, mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, Gatestromdetektor- und Interruptschaltungen 11a, 11b, ... und 11n, die zwischen die Zellgruppentreiberschaltung 2 und die Gateelektroden der Zellgruppe CGa, CGb, ... bzw. CGn eingesetzt sind, und eine alarmerzeugende Schaltung 12, die ein Alarmsignal SA an einem Alarmsignalausgangsanschluß TA in Abhängigkeit von den entsprechenden anormalen Detektorsignalen SQa, SQb, ... und SQn erzeugt, die erzeugt werden, wenn diese Schaltungen 11a, 11b, ... bzw. 11n in den Gateströmen Anomalität detektiert haben. Zusätzlich ist zwischen die Zellgruppentreiberschaltung 2 und die entsprechenden Schaltungen 11a, 11b, ... eine Referenzspannungsquelle 13 geschaltet, die eine Referenzspannung VR zum Vergleich mit der Treiberspannung VG (Zellgruppentreibersignal) an die entsprechenden Gateelektroden der Zellgruppe CGa, CGb, ... und CGn gibt. Eine Zellgruppe umfaßt 1000 FETs, wie in der Fig. 6 gezeigt, und wird in der Fig. 2 als ein FET symbolisiert. Die Referenzspannung VR nimmt über eine Zeitdauer während der sie im Ein-Zustand ist, einen Wert ein, der proportional zur Treiberspannung VG ist. Darüberhinaus wird ein Startsetzimpuls SS von einem Startsetzimpuls-Eingangsanschluß TS jeder dieser Schaltungen 11a bis 11n zugeführt. Abgesehen von diesen zusätzlichen Bauteilen hat die vorliegende Ausführungsform einen Aufbau wie der Leistungs-MOS-IC gemäß dem Stand der Technik, wie in der Fig. 1 gezeigt.
  • Es wird nun auch auf Fig. 3 Bezug genommen, aus der zu ersehen ist, daß die Gatestrom-Detektor- und Interruptschaltung 11a, deren detailliertes Schaltbild in der Fig. als Repräsentant der Gatestromdetektor-Interruptschaltungen 11a bis 11n gezeigt ist, eine Vergleichsschaltung 111 hat, die die Referenzspannung VR von der Referenzspannungsquelle 13 erhält, bestehend aus den Spannungsteilerwiderständen R1 und R2, die in Reihe zwischen den Ausgang VG der Zellgruppen-FET Treiberschaltung 2 und einem an Masse angelegten Anschluß TGND an einem Eingangsanschluß eingefügt sind und das Ausgangssignal VG von der Treiberschaltung 2 an den anderen Eingangsanschluß über einen in Reihe geschalteten Widerstand RGS für das Detektieren des Gatestroms empfangen, und eine D-Typ-Flip-Flop-Schaltung 112, deren Datenanschluß D an Masse angeschlossen ist, empfängt das Ausgangssignal der Schaltung 111 an einem Takteingangsanschluß C und empfängt den Startsetzimpuls SS am Setzanschluß S, und einen MOS-FET-Schalter 113, der den Q-Ausgang der Flip-Flop- Schaltung 112 an der Gateelektrode empfängt, das Ein-Aus- Schalten der Treiberspannung VG (VGR) steuert und ein Ausgangssignal VGA erzeugt. Der Q-Ausgang der D-Typ-Flip-Flop- Schaltung 112 wird auch einem der Eingangsanschlüsse einer Eingangs-NAND-Schaltung 17 als ein Signal SQa zugeführt, die eine alarmerzeugende Schaltung 12 bildet. Da jede der Gatestrom-Detektor-Interruptschaltungen 11b bis 11n den gleichen Aufbau wie die vorstehend beschriebene Schaltung 11a hat, ist in der Fig. 3 nur die Schaltung 11b als ein Block mit gestrichelter Linie gezeigt, und eine weitere Darstellung und Beschreibung werden weggelassen.
  • Wie in den Figuren 2, 3, 5 gezeigt, wird, wenn die externe Lastschaltung 6 und die Zellgruppe CGa bis CGn normal arbeiten, die Treiberspannung VG von der Treiberschaltung 2 an die MOS-FET-Gateelektroden der Zellgruppe CGa als Treiberspannung VGa über den Widerstand RGS und den im Ein-Zustand befindlichen MOS-FET-Schalter 113 angelegt, und bringt die FETs der Zellgruppe CGa in den Ein-Zustand. Andererseits ist die D-Typ-Flip-Flop-Schaltung 112 in diesem Zustand vorher durch den Startsetzimpuls SS an das Flip- Flop S in den gesetzten Zustand gesetzt und das Signal SQa vom Anschluß Q befindet sich auf einem hohen Pegel. Darüberhinaus ist im Fall des vorstehend genannten Normalbetriebs eine Treiberspannung VGR, die dem "positiven" Eingangsanschluß der Vergleicherschaltung 111 zugeführt wird, unveränderlich höher als die Referenzspannung VR, die an den "negativen" Eingangsanschluß angelegt ist. Solange der Normalbetriebszustand dauert, verbindet der MOSFET-Schalter 113 den Ein-Zustand durch das Ausgangssignal SQa vom Q-Ausgangsanschluß des D-Typ-Flip-Flops 112, und der Schutzbetrieb dieser Ausführungsform folgt der Steuerung durch die Sensoren 3, 4 und 5 ähnlich wie bei dem in der Fig. 1 gezeigten Stand der Technik.
  • Als nächstes wird, wie in den Figuren 2, 3, 5 gezeigt, wenn zwischen dem Gate und der Source in einem der FETs in den Zellgruppen CGa bis CGn ein Kurzschluß existiert, ein Gatestrom iG durch den kurzgeschlossenen Teil zwischen dem Gate und der Source bei dem nächsten Anlegen der Treiberspannung VG fließen. Dann wird an dem Reihenwiderstand RGS infolge des Gate-Stroms ein Spannungsabfall erzeugt, und als Ergebnis wird die Spannung an dem "positiven" Eingangsanschluß der Vergleicherschaltung 111 kleiner als die Referenzspannung VR. Demgemäß geht das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 111 auf einen niederen Pegel, und das Ausgangssignal SQa des Q-Ausgangsanschlusses der D-Typ-Flip-Flop- Schaltung 112 geht auf den niederen Pegel. Als Ergebnis geht der MOSFET-Schalter 113 in den ausgeschalteten Zustand und der Gate-Strom iG wird unterbrochen, und es wird von der NAND-Schaltung 17 ein Alarmsignal SA erzeugt. Da der Zustand der D-Typ-Flip-Flop-Schaltung 112 unverändert ist, bleibt der FET-Schalter 113 in dem ausgeschalteten Zustand. Andererseits leiten die Gate-Stromdetektor- und Interrupt- Schaltungen 11b bis 11n, die jeweils mit den Zellgruppen CGb bis CGn verbunden sind, die Treiberspannungen VGb bis VGn zu den entsprechenden Zellgruppen und halten diese Zellgruppen-FETs im eingeschalteten Zustand. Als ein Ergebnis wird der Strom iL an die externe Last 6 unter den Zellgruppen CGb bis CGn geteilt, mit dem entsprechenden Ansteigen des Anteils dieser Zellgruppen-FETs, aber es wird an keinem der FETs der Zellgruppen CGb bis CGn ein Überlastzustand auftreten. Darüberhinaus wird infolge des Erzeugens des Alarmsignals SA eine Wartung oder Reparatur möglich, so daß selbst wenn ein Überlastzustand erzeugt wird, sein Einfluß in einer kurzen Zeit beseitigt werden kann.
  • Als nächstes wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die ein Schaltbild einer Modifikation der in der Fig. 3 gezeigten Stromdetektor und Interruptschaltung 11a zeigt, wobei eine Zellgruppentreiberschaltung 2' ein Hochspannungs-Hilfstreiberausgangssignal HVC infolge einer eingebauten Ladungspumpschaltung zusammen mit der Treiberschaltung VG erzeugt. Das Hilfstreiberausgangssignal HVC wird den gemeinsam geschalteten Drain-Elektroden der FETs 14a, 14b, ... und 14n der Sourcefolgerverbindungen zugeführt, deren Sourceelektroden über die jeweiligen Widerstände Ra, Rb ... und Rn an den Masseanschluß TGND angeschlossen sind und gemeinsam an ihren Gateelektroden die Spannung VG empfangen. Eine Schaltung 11'a, die eine Repräsentante der Gatestromdetektion und Interruptschaltungen 11'a, 11'b, ... und 11'n ist, die jeweils die Ausgangsspannungen von den Sourceelektrodenanschlüssen der FETs 14a, 14b, ... und 14n empfangen, hat eine Halbleitersicherung Fa und einen Widerstand Ra, die zueinander in Reihe geschaltet sind, und einen N-Gate Thyristor NTHa, dessen Kathode an das Massepotential angeschlossen ist, und dessen Anode und Steuerelektrode an die Anschlüsse auf der Seite der Sicherung Fa bzw. der Ausgangsseite des Widerstandes Ra angeschlossen sind. Eine Beschreibung der entsprechenden Ausgänge od. dgl. der Schaltungen 11-b bis 11-n wird weggelassen, in dem einfach in der Fig. 4 das Symbol a der Schaltung 11'a durch das Symbol b bis n ersetzt wurde.
  • Wenn in der Zelle FET 1a infolge des Kurzschlusses, der zwischen Gate und Source im Ein-Zustand der Treiberspannung VB erzeugt worden ist, ein Gate-Strom iG fließt, wird der Thyristor NTHa infolge des Spannungsabfalls am Widerstand Ra eingeschaltet, die Spannung an der Verbindung zwischen der Sicherung Fa und dem Widerstand Ra wird gleich dem Massepotential, so daß die Sicherung Fa infolge der Spannung, die durch den Source-Folger 14a zugeführt wird, schmilzt. Als Ergebnis wird die Zufuhr der Treiberspannung VG zur Gateelektrode des Zell-FET 1a unterbrochen Daß der Strom iL, der der externen Last zugeführt wird, unter dän Zell-FETs 1b bis 1n geteilt wird, nachdem die Schaltung 11-a auf diese Art und Weise in einen unterbrochenen Zustand gebracht worden ist, ist ähnlich wie bei dem Fall der Schaltung gemäß Fig. 3. Bei der in der Fig. 4 gezeigten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Gesamtschaltungsaufbau vereinfacht werden, da der Pegel des Gatestroms durch den N-Gate-Thyristor detektiert wird, und der geschmolzene Zustand der Halbleitersicherung aufrechterhalten wird.
  • Obwohl die Erfindung anhand einer spezifischen Ausführungsform beschrieben worden ist, wird diese Beschreibung nicht als im begrenzenden Sinn angesehen. Zahlreiche Veränderungen und Modifikationen der offenbarten Ausführungsform sind für den Fachmann unter Bezugnahme auf die Beschreibung der Erfindung denkbar. Es wird daher davon ausgegangen, daß die Erfindung mögliche Modifikationen oder Ausführungsformen, die in den Schutzumfang der Erfindung wie in den Patentansprüchen definiert, fallen, abdeckt.

Claims (4)

1. Leistungs-MOS-Einrichtung mit einer ersten Zellgruppe (CGa) mit mehreren MOS-FETs, deren Gates zusammengeschaltet sind, deren Sourcen zusammengeschaltet sind und deren Drains zusammengeschaltet sind, einer zweiten Zellgruppe (CGb) mit mehreren MOS-FETs, deren Gates zusammengeschaltet sind, deren Sourcen zusammengeschaltet sind und deren Drains zusammengeschaltet sind, einer ersten Elektrode (D, S), die an ein Ende des Source-Drain-Strompfades der MOS- FETs der ersten Zellgruppe und ein Ende des Source-Drain- Pfades der MOS-FETs der zweiten Zellgruppe angeschlossen ist, einer zweiten Elektrode (S, D), die an das andere Ende des Source-Drain-Strompfades der MOS-FETs der ersten Zellgruppe und das andere Ende des Source-Drain-Strompfades der MOS-FETs der zweiten Zellgruppe angeschlossen sind, gekennzeichnet durch eine erste Gatestromdetektor- und Interruptschaltung (11a), die ein Zellgruppentreibsignal (VG) von einer Zellgruppe-Treiber-Schaltung (2) empfängt, und das Zellgruppen-Treibsignal an die Gates der MOS-FETs der ersten Zellgruppe ausgibt und die Versorgung der Gates der MOS-FETs der ersten Zellgruppe mit dem Zellgruppen-Treibsignal unterbricht, wenn ein abnormaler Gatestrom detektiert worden ist, und durch eine zweite Gatestrom-Detektor- und Interruptschaltung, die das Zellgruppen-Treibsignal VG von der Zellgruppen-Treiberschaltung empfängt und das Zellgruppen-Treibsignal an die Gates der MOS-FETs der zweiten Zellgruppe ausgibt und die Versorgung der Gates der MOS-FETs der zweiten Zellgruppe mit dem Zellgruppen-Treibsignal unterbricht, wenn ein abnormaler Gatestrom detektiert worden ist.
2. Leistungs-MOS-Einrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Gatestrom-Detektor-und Interruptschaltungen einen ersten Widerstand (RGS) enthält, dessen eines Ende an die Zellgruppen-Treiberschaltung angeschlossen ist, einen ersten MOS-FET-Schalter (113), von dem ein Ende eines Source-Drain-Strompfades an das andere Ende des ersten Widerstands und von dem das andere Ende eines Source-Drain-Strompfades an die Gates der MOS-FETs entsprechend einer der ersten und zweiten Zellgruppen angeschlossen ist, eine erste Vergleichsschaltung (111), die ein erstes Eingangsende hat, das an das andere Ende des ersten Widerstandes angeschlossen ist, und ein zweites Eingangsende hat, das an eine Referenzspannungsquelle (13) angeschlossen ist, die eine Referenzspannung (VR) zuführt, und eine erste Flip-Flop-Schaltung (112), die ein Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung und einen Startsetzimpuls (TSS) empfängt, um den Ein/Aus-Zustand des ersten MOS-FETs-Schalters zu steuern.
3. Leistungs-MOS-Einrichtung nach Anspruch 2, wobei die Referenzspannungsquelle einen zweiten Widerstand (R1), dessen eines Ende an die Zellgruppen-Treiberschaltung und dessen anderes Ende an das zweite Eingangsende der ersten Vergleichsschaltung angeschlossen ist, und einen dritten Widerstand (R2) hat, dessen eines Ende an das andere Ende des zweiten Widerstandes und dessen anderes Ende an eine dritte Elektrode (TGND) angeschlossen ist.
4. Leistungs-MOS-Einrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Gatestromdetektor- und Interruptschaltungen eine Sicherung (Fa) aufweist, deren eines Ende an die Zellgruppen-Treiberschaltung angeschlossen ist, einen vierten Widerstand (ra), der mit seinem einen Ende an dem anderen Ende der Sicherung und dessen anderem Ende an die Gates der MOS-FETs, die einer der ersten und zweiten Zellgruppen entsprechen, angeschlossen ist, einen Thyristor (NTHa), der mit seiner Kathode an ein Massepotential und mit seiner Anode das eine Ende des vierten Widerstands und dessen Elektrode an das andere Ende des vierten Widerstands angeschlossen ist.
DE69221771T 1991-06-06 1992-06-05 Leistungs-MOS-Einrichtung mit Schutzschaltung gegen Überstrom Expired - Fee Related DE69221771T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13454691 1991-06-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69221771D1 DE69221771D1 (de) 1997-10-02
DE69221771T2 true DE69221771T2 (de) 1998-04-02

Family

ID=15130848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69221771T Expired - Fee Related DE69221771T2 (de) 1991-06-06 1992-06-05 Leistungs-MOS-Einrichtung mit Schutzschaltung gegen Überstrom

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5351162A (de)
EP (1) EP0517261B1 (de)
JP (1) JPH05299991A (de)
DE (1) DE69221771T2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20117639U1 (de) 2001-10-31 2002-12-19 Siemens AG, 80333 München Eingangsschutzbeschaltung für Buskoppler an einem Bussystem, insbesondere mit räumlich verteilt angeordneten Buskopplern
DE102014227025A1 (de) * 2014-12-30 2016-06-30 Robert Bosch Gmbh Parametrierbares Leistungsbauteil und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102015118342B4 (de) 2014-10-28 2022-06-30 Infineon Technologies Ag Verfahren zum betreiben einer leistungsschaltvorrichtung und leistungsschaltvorrichtung

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0618679A1 (de) * 1993-03-31 1994-10-05 STMicroelectronics S.r.l. Integrierte Schaltungsstruktur mit hoher Zuverlässigkeit für MOS-Leistungseinrichtungen
US5640293A (en) * 1993-11-10 1997-06-17 Ice Corporation High-current, high-voltage solid state switch
US5600549A (en) * 1994-09-20 1997-02-04 Astec International, Ltd. Power factor corrected electrical power converter
FR2743222B1 (fr) * 1995-12-27 1998-02-13 Commissariat Energie Atomique Commutateur impulsionnel de puissance capable de fournir des impulsions de courant de forte intensite et de faible duree
US6691923B2 (en) 2001-05-31 2004-02-17 Goodrich Corporation Low noise solid-state thermostat
US7265516B2 (en) * 2001-12-13 2007-09-04 Lacroix Michael Charles Linear electric motor controller and system for providing linear control
US20040105664A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-03 Mladen Ivankovic Linear electric motor controller and system for providing linear speed control
US6587338B2 (en) * 2001-12-13 2003-07-01 Carter Group, Inc. Electronic controller modules and methods for making and using same
JP4069022B2 (ja) * 2003-06-12 2008-03-26 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US20050264253A1 (en) * 2003-10-21 2005-12-01 Mladen Ivankovic Linear power module
US7104462B2 (en) * 2004-01-09 2006-09-12 Goodrich Corporation Low noise solid-state thermostat with microprocessor controlled fault detection and reporting, and programmable set points
US20050243491A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-03 James Tanis Multi-function power monitor and circuit protector
JP4278572B2 (ja) * 2004-06-16 2009-06-17 矢崎総業株式会社 半導体スイッチの制御装置
JP2006148886A (ja) * 2004-10-27 2006-06-08 Stmicroelectronics Sa パワートランジスタの保護
US7365954B1 (en) * 2005-08-19 2008-04-29 Fairchild Semiconductor Corporation Power device protection circuit
US7920369B2 (en) * 2006-10-18 2011-04-05 Metascape, LLC. Apparatus and method for nano plasma deposition
US8084821B2 (en) 2008-01-30 2011-12-27 Infineon Technologies Ag Integrated circuit including a power MOS transistor
EP2149826B1 (de) * 2008-08-01 2011-11-30 Siemens Aktiengesellschaft Sicherheitsschaltanordnung zur Ausgabe eines Schaltsignals
FR2936646B1 (fr) * 2008-10-01 2011-07-22 Jean Jacques Carrillo Disjoncteur electronique en tranche et installation le comportant.
FR2969871B1 (fr) * 2010-12-23 2013-02-08 Alstom Transport Sa Dispositif de commutation electrique, notamment pour la commutation de forts courants electriques
CN103797714B (zh) 2011-06-20 2017-03-01 Abb研究有限公司 栅极控制电路、功率模块和相关联的方法
US9046899B2 (en) 2011-11-01 2015-06-02 Goodrich Corporation Aircraft heating system
EP2746890B1 (de) 2012-12-19 2017-09-27 Nxp B.V. Stromüberwachungsschaltungen und -verfahren
CN103997327B (zh) * 2014-05-19 2017-06-06 华为技术有限公司 一种驱动信号的丢波检测电路及开关管驱动电路
EP3229355B1 (de) * 2014-12-05 2024-01-10 Hitachi Astemo, Ltd. Lastantriebsvorrichtung und fahrzeuginterne steuerungsvorrichtung damit
US9917437B2 (en) * 2015-05-06 2018-03-13 Cisco Technology, Inc. Hot swap controller with individually controlled parallel current paths
US10283970B2 (en) * 2016-07-11 2019-05-07 Analog Devices, Inc. Dynamic exchange of electrical current control devices in a load current controller
FR3085211B1 (fr) * 2018-08-23 2023-02-24 St Microelectronics Rousset Circuit electronique
DE102019204429A1 (de) * 2019-03-29 2020-10-01 Robert Bosch Gmbh Schutzvorrichtung für eine Treiberschaltung und Verfahren zum Schutz einer Treiberschaltung
US11218144B2 (en) * 2019-09-12 2022-01-04 Vishay-Siliconix, LLC Semiconductor device with multiple independent gates
DE102019214539A1 (de) * 2019-09-24 2021-03-25 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung zum Ansteuern von mehreren parallel geschalteten Halbleiterschaltern
US20240097672A1 (en) * 2022-09-21 2024-03-21 Apple Inc. Power Switching Circuitry with Feedback Control

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1185263B (it) * 1985-07-16 1987-11-04 Italtel Spa Circuito per il controllo dei mezzi di distacco selettivo nei sistemi modulari di alimentazione
US4703390A (en) * 1986-05-27 1987-10-27 Motorola, Inc. Integrated circuit power timer
US4890009A (en) * 1987-04-30 1989-12-26 Hitachi, Ltd. Monolithic integrated circuit device
US5119262A (en) * 1988-08-22 1992-06-02 Murata Mfg. Co., Ltd. High-voltage transformer protection circuit
US4914542A (en) * 1988-12-27 1990-04-03 Westinghouse Electric Corp. Current limited remote power controller

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20117639U1 (de) 2001-10-31 2002-12-19 Siemens AG, 80333 München Eingangsschutzbeschaltung für Buskoppler an einem Bussystem, insbesondere mit räumlich verteilt angeordneten Buskopplern
DE102015118342B4 (de) 2014-10-28 2022-06-30 Infineon Technologies Ag Verfahren zum betreiben einer leistungsschaltvorrichtung und leistungsschaltvorrichtung
DE102014227025A1 (de) * 2014-12-30 2016-06-30 Robert Bosch Gmbh Parametrierbares Leistungsbauteil und Verfahren zu dessen Betrieb

Also Published As

Publication number Publication date
DE69221771D1 (de) 1997-10-02
US5351162A (en) 1994-09-27
EP0517261A2 (de) 1992-12-09
JPH05299991A (ja) 1993-11-12
EP0517261A3 (en) 1993-06-09
EP0517261B1 (de) 1997-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69221771T2 (de) Leistungs-MOS-Einrichtung mit Schutzschaltung gegen Überstrom
DE102005022309B4 (de) Halbleitervorrichtung
EP0239862B1 (de) Ansteuerschaltung für einen Leistungs-MOSFET mit sourceseitiger Last
DE3855506T2 (de) Differenzverstärker und Strommessschaltung mit einem solchen Verstärker
DE102005031622B4 (de) Steuervorrichtung eines Halbleiterschalters
DE69420327T2 (de) Halbleiter-Leistungsschaltung
DE3243467C2 (de) Einrichtung zum Schutz eines Schalttransistors
DE2252130C2 (de) Monolithisch integrierte Schmitt-Trigger-Schaltung aus Isolierschicht-Feldeffekttransistoren
DE102015120166B3 (de) Steuereinrichtung für einen Leistungshalbleiterschalter
DE69329484T2 (de) Steuerelektroden-Abschaltkreis für einen Leistungstransistor
DE112015007039B4 (de) Treiberschaltungen für eine halbleiteranordnung und inverteranordnungen
DE19613957A1 (de) Spannungsseitiger Schalterkreis
DE3687297T2 (de) Schaltung zum ableiten gespeicherter induktiver energie.
EP2132851A1 (de) Schaltungsanordnung zur spannungsbegrenzung
EP0354478B1 (de) Gate-Source-Schutzschaltung für einen Leistungs-MOSFET
EP0013710B1 (de) Gegentakt-Treiberschaltung, deren Ausgang direkt mit den Ausgängen weiterer Treiberschaltungen verknüpfbar ist
DE102009033449B4 (de) Integrierte Schaltung mit einer Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor, elektronische Schaltung mit einer solchen integrierten Schaltung und Verfahren zum Konfigurieren einer Steuerschaltung für einen Leistungs-Feldeffekttransistor
CH716358A2 (de) Leistungswandler mit Erkennung eines Kurzschlussstroms.
DE3904910C2 (de)
DE10136798B4 (de) Eingangsschnittstellenschaltung für eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung
DE19838109B4 (de) Ansteuerschaltung für induktive Lasten
EP0696849A2 (de) Steuergerät mit einer Schaltungsanordnung zum Schutz des Steuergerätes bei Unterbrechung der Steuergerätemasse
DE4139378A1 (de) Schaltungsanordnung zum schutz eines feldeffekttransistors gegen falschpolung
DE10101978B4 (de) Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last
DE10349629B4 (de) Elektronischer Schaltkreis

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NEC ELECTRONICS CORP., KAWASAKI, KANAGAWA, JP

8339 Ceased/non-payment of the annual fee