EP1307964A1

EP1307964A1 - Vorrichtung zur schnellen kurzschlussabsicherung bei einem leistungshalbleiter

Info

Publication number: EP1307964A1
Application number: EP01962565A
Authority: EP
Inventors: Torsten Mohr; Jörg Jehlicka; Ralf Moser; Thomas Hills; Ralf Hadeler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-07-29
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-05-07
Also published as: DE10036983A1; KR20030040377A; JP2004505599A; AU2001283775A1; WO2002011286A1; US20040051398A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur schnellen Kurzschlussabsicherung bei einem Leistungshalbleiter vorgeschlagen. Sie umfaßt zumindest einen Leistungshalbleiter (10, 38), über den zumindest eine elektrische Last (24) mit einem Laststrom (IL) beaufschlagbar ist. Die Stromerfassungsmittel (14, 18, 46) stellen ein Maß (VIS) für den die elektrische Last (24) beaufschlagende Laststrom (IL) bereit. Eine Halbleiterschutzschaltung (30, 32, 34, 36) steuert bei einer drohenden Beeinträchtigung des Leistungshalbleiters (10) den Leistungshalbleiter (10) in einem Schutzbetrieb an. Neben der Halbleiterschutzschaltung (30, 32, 34, 36) ist zumindest ein weiteres elektronisches Bauelement (62, 72, 74) vorgesehen, das den Laststrom (IL) oder ein Maß für den Laststrom mit einem Grenzwert (60, VCC) vergleicht, wobei Überwachungsmittel vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiter (10) in einen Schutzbetrieb betreffend die elektrische Last (24) ansteuern bei Über- oder Unterschreiten des Grenzwertes (60, VCC).

Description

Vorrichtung zur schnellen Kurzschlussabsicherung bei einem Leistungshalbleiter

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur schnellen Kurzschlussabsicherung bei einem Leistungshalbleiter nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs . Aus dem Artikel "Sense-Highside-Schalter übernimmt Sicherungsfunktionen", von A. Blessing, A. Graf, P. Sommer in der Zeitschrift "Components 5-6/97", Seiten 32 bis 35, ist ein Sense- Highside-Schalter beschrieben (BTS 640S2) , in dem wichtige Schutzfunktionen integriert sind. So sind eine Übertemperaturabschaltung und eine Strombegrenzung vorgesehen, die ständig aktiv sind. An einem sogenannten Sense-Ausgang des Leistungshalbleiters kann ein einem

Laststrom proportionales Signal abgegriffen werden. Diese Sensespannung wird über einen A/D-Wandler eines MikroControllers ausgewertet und beispielsweise zu Sicherungszwecken weiterverarbeitet .

In diesem Leistungshalbleiter ist jedoch keine Möglichkeit vorgesehen, die interne Strombegrenzung bzw. den Abschaltstrom im Wert von außen zu verändern. Je nach Einsatz des Leistungshalbleiters sind die maximal auftretenden Spitzenströme der angeschlossenen Verbraucher sehr unterschiedlich. Zumeist ist die Strombegrenzung vom Hersteller der Leistungselektronik sehr hoch eingestellt, um den Schutz des Leistungshalbleiters selbst zu gewährleisten. Da nicht für jede Applikation ein genau angepasster Leistungshalbleiter bezüglich Dauerstrom und/oder maximalen Spitzenstrom verfügbar ist, müssen häufig überdimensionierte Leistungshalbleiter verwendet werden. Dies wiederum hat zur Folge, dass beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses bis zu einer Erkennung und der Einleitung von Gegenmaßnahmen unnötig hohe Ströme über den Stecker, die Platine bzw. die Leiterbahn, den Leistungshalbleiter, das Kabel und die Kurzschlusssenke fHessen. Um nun die möglicherweise von einem Kurzschluss betroffenen Bauteile nicht auf den Kurzschlussstrom des Leistungshalbleiters dimensionieren zu müssen, ist eine schnelle im Wert applizierbare Kurzschlussabschaltung des Leistungshalbleiters wünschenswert. Gerade die applizierbare Kurzschlussabschaltung ist im Zusammenhang mit einem Zweispannungs-Bordnetz (12 V/42 V) besonders wichtig, um einen Kurzschluss zwischen den beiden Spannungsebenen beherrschbar zu machen.

Ein solches Mehrspannungsbordnetz ist beispielsweise in der nachveröffentlichten DE-A 199 448 33 beschrieben. Zwischen den beiden Spannungsebenen des Mehrspannungsbordnetzes sind Kurzschlussschutzmittel vorhanden, die einen Kurzschluss weitgehend verringern und/oder Auswirkungen eines Kurzschlusses zwischen den beiden Spannungen vermindern und/oder gefährdete Verbraucher im Kurzschlussfall schützen oder abschalten. Die Auswertung eines möglichen Überstroms wird programmgesteuert in einem Mikrocontroller vorgenommen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die die Sicherheit gegenüber Kurzschlüssen erhöht. Dies soll auf kostengünstige Art und Weise erfolgen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs .

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur schnellen Kurzschlussabsicherung bei einem Leistungshalbleiter umfasst zumindest einen Leistungshalbleiter, über den zumindest eine elektrische Last mit einem Laststrom beaufschlagbar ist. Es sind Stromerfassungsmittel vorgesehen, die ein Maß für den die elektrische Last beaufschlagenden Laststrom bereitstellt. Eine Halbleiterschutzschaltung steuert bei einer drohenden Beeinträchtigung des Leistungshalbleiters den Leistungshalbleiter in einem Schutzbetrieb an. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass neben der

Halbleiterschutzschaltung zumindest ein weiteres elektronisches Bauelement vorgesehen ist, das den Laststrom oder ein Maß des Laststroms mit einem Grenzwert vergleicht, wobei Überwachungsmittel bei Über- oder Unterschreiten des Grenzwertes den Leistungshalbleiter in einen Schutzbetrieb betreffend die elektrische Last ansteuern. Die zusätzliche Laststromüberwachung ist erfindungsgemäß durch eine Hardwareschaltung realisiert. Gegenüber einer softwarebasierten Auswertung ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Schnelligkeit einer möglichen Überlasterkennung. Dadurch können rasch Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, die die elektrische Last zuverlässig schützen. Der Wert der Kurzschlussabschaltung des Leistungshalbleiters ist vorzugsweise vom Anwender einstellbar. Dem Anwender wird damit die Möglichkeit gegeben, durch eine geeignete

Dimensionierung des Grenzwertes den Leistungshalbleiter zur Ansteuerung beliebiger Lasten einzusetzen.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist eine Verriegelungsschaltung vorgesehen, die eine Aktivierung des Leistungshalbleiters bei zwischenzeitlichem Unterschreiten des Grenzwertes unterbindet. Da gerade die Ein- und Ausschaltvorgänge den Leistungshalbleiter und die elektrische Last besonders gefährden, erhöht die Verriegelungsschaltung den Schutz gegen Zerstörung des

Leistungshalbleiters und/oder der elektrischen Last. Der Zustand der Verriegelung kann zur Weiterverarbeitung abgefragt werden. Erst durch ein gezieltes Entriegelungssignal kann der Leistungshalbleiter wieder seinen Normalbetrieb aufnehmen. Diese gezielte Beeinflussung erhöht die Einflussnahmemöglichkeit eines Benutzers auf die Schutzfunktion des Leistungshalbleiters.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen die Figuren 1 und 2 typische Ausgestaltungen des Leistungshalbleiters, die Figur 3 eine im Leistungshalbleiter realisierte zusätzliche Schutzfunktion, die Figur 4 eine außerhalb des Leistungshalbleiters realisierte Schutzfunktion sowie die Figur 5 ein typisches Zweispannungsbordnetz, bei dem die Leistungshalbleiter vorzugsweise Verwendung finden.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein integrierter Leistungshalbleiter 10 weist zumindest einen Lastausgang 12 auf, über den eine elektrische Last 24 mit einem Laststrom IL versorgt werden kann, der gegen Masse 26 abfließt. Zur Aktivierung des Leistungshalbleiters 10 ist ein Schaltmittel 20 vorgesehen, bei dessen Schliessen ein Steuereingang 16 des Leistungshalbleiters 10 auf ein Logikbezugspotential 22 gelegt wird. Der Leistungshalbleiter 10 weist einen Stromspiegelausgang 14 auf, bei dem ein dem Laststrom IL proportionaler Strom über einen Messwiderstand 18 zum Logikbezugspotential 22 hin abfließt. Der am Messwiderstand 18 hervorgerufene Spannungsabfall VIS wird ausgewertet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 sind die einzelnen Komponenten des Leistungshalbleiters 10 näher gezeigt. So sind verschiedene Schutz- und Auswertefunktionen vorgesehen, wie eine Spannungsquelle 30, ein Überspannungsschutz 32, eine Strombegrenzung 34, ein Gate-Schutz 36, der eigentliche Leistungsschalter 38, ein Spannungssensor 40, eine Ladungspumpe 42, eine Schutzschaltung für induktive Lasten 44, eine Stromerfassung 46, ein elektrostatischer Entladeschutz 48, eine Logikschaltung 50 sowie ein Temperatursensor 52. Ansonsten entsprechen die externen Komponenten denjenigen der Figur 1.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 dient einer internen, unmittelbar auf die Strombegrenzung 34 des Leistungshalbleiters 10 einwirkenden Schutzbeschaltung. Hierzu ist der Stromspiegelausgang 14 über den Messwiderstand 18 mit dem Steuereingang 16 für den Fall verbunden, dass das Schaltmittel 20 geschlossen ist und somit der Leistungshalbleiter 10 aktiviert wurde. Die am Messwiderstand 18 abfallende Spannung VIS wird durch einen Komparator 62 mit einer Referenzspannung 60 verglichen. Das Ausgangssignal des Komparators 62 ist der Strombegrenzung 34 zugeführt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird die an dem Messwiderstand 18 abfallende Spannung VIS durch ein Filter 70, das beispielsweise aus einem RC-Glied besteht, geglättet. Die geglättete Ausgangsspannung wird einer Transistorstufe 72 oder alternativ einem invertierenden

Eingang eines Komparators 74 zugeführt. Überschreitet die geglättete Spannung VIS einen bestimmten Grenzwert VCC, so werden sowohl das Ausgangssignal der Transistorstufe 72 als auch das der Komparatorstufe 74 Logisch Null. Diese Ausgangssignale sind einem ersten Und-Gatter 76 zugeführt, dessen Ausgangssignal einem zweiten Und-Gatter 78 als Eingangssignal dient. Das Ausgangssignal des ersten Und- ■ Gatters 76 gelangt über einen Selbsthaltewiderstand 80 an den zweiten Eingang des ersten Und-Gatters 76. Ein Entriegelungssignal 84 kann über eine Diode ebenfalls an den zweiten Eingang des ersten Und-Gatters 76 gelangen. Außerdem kann der Zustand der Verriegelungsschaltung bzw. der Selbsthalteschaltung über zwei Widerstände ebenfalls abgefragt werden über den Pin, über den auch das Entriegelungssignal 84 der Verriegelungsschaltung zuführbar ist. Auf den zweiten Eingang des zweiten Und-Gatters 78 wird die reguläre Ansteuerung 82 des Leistungshalbleiters 10 (und damit der Last 24) geführt. Bei einem Aktivierungswunsch im Normalbetrieb wird das Schaltmittel 86 so ansteuert, dass der Steuereingang 16 des Leistungshalbleiters 10 auf ein

Logikbezugspotential 22 gelegt wird, um die in Figur 4 nicht dargestellte elektrische Last 24 mit dem Laststrom IL zu beaufschlagen.

In Figur 5 sind wesentliche Bestandteile eines

Zweispannungsbordnetzes eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Im einzelnen bezeichnen G den Generator, beispielsweise einen Klauenpoldrehstromgenerator, der vom Fahrzeugmotor angetrieben wird. Der Generator G liefert eine AusgangsSpannung UO von beispielsweise 42 V, die direkt zur Ladung der Batterie Bl mit 36 V Nennspannung dient. Der Leitungswiderstand zwischen dem Generator G und der Batterie Bl wird durch die Widerstände Rl und R2 symbolisiert. Mit dem Generator G stehen die Verbraucher, die mit der Spannung UO versorgt werden sollen, über einem Signal-/Leistungs- Verteiler VI in Verbindung. Im einzelnen sind drei Verbraucher R6, R7 und R8 als Beispiele für die elektrische Last 24 dargestellt, die beispielsweise über Leistungshalbleiter Hl, H2 und H3 mit dem Generator G verbindbar sind. Diese Leistungshalbleiter Hl, H2 und H3 weisen bauartbedingt die Inversdioden Dl, D2 und D3 und die inneren Widerstände R3, R4 und R5 auf.

Eine zweite Batterie B2 wird vom Generator G über einen Gleichspannungswandler Wl geladen. Der

Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) Wl wandelt die Spannung UO = 42 V in eine Spannung Ul = 14 V, die zur Ladung der Batterie B2 mit einer Nennspannung von 12 V geeignet ist. Die Zuführung der Spannung Ul vom Spannungswandler Wl zur Batterie B2 erfolgt über den

Schalter Sl und die Leitung mit dem Leitungswiderstand R9. Der mit R9 bezeichnete Widerstand umfasst auch den Innenwiderstand der Batterie B2.

Die Batterie B2 dient zur Versorgung von Verbrauchern, die eine geringere Spannung benötigen, beispielsweise 12 V bzw. 14 V. Der Anschluss erfolgt über den Signal- Leistungsverteiler V2. Diese Verbraucher sind mit R13, R14 und R15 bezeichnet, sie können über die Leistungshalbleiter H4, H5 und H6, die jeweils die Inversdioden D4, D5 und D6 aufweisen zugeschaltet werden. Die Leitungswiderstände zwischen den Verbrauchern, R13, R14 und R15 sind mit RIO, Rll und R12 bezeichnet. Zu den Verbrauchern, die über den SLV2 mit 12 V bzw. 14 V versorgt werden sollen, gehört noch diese Entscheidung einer Zenerdiode ZI und einer weiteren Diode D7, die miteinander einen Überspannungsschutz bilden. Die Zenerdiode ZI und die weitere Diode D7 sind nur exemplarisch als mögliche

Spannungsbegrenzungsmittel genannt. Auch eine Verwendung sonstiger Begrenzerschaltungen ist möglich.

Die Auswahl der Verbraucher für die eine oder andere Spannungsebene erfolgt abhängig von den

Spannungserfordernissen für ihren optimalen Betrieb. Der Starter kann beispielsweise entweder an die 12V-Batterie oder die 36 V-Batterie angeschlossen werden. Bei Verwendung von Leistungshalbleitern auf der 14 V-Seite wird der Schalter mit der kurzgeschlossenen 14 V-Last über die stets vorhandene Inversdiode des betreffenden Leistungshalbleiters leitend und legt damit sämtliche 14 V-Verbraucher an 42 V, wodurch die Verbraucher, die dafür nicht ausgelegt sind, gefährdet sind. In Figur 5 ist ein solcher Kurzschluss dargestellt. Ein Widerstand RK, der spannungsseitig zwischen den Widerständen R8 und R13 liegt, stellt einen Kurzschluss ■ dar, der erfindungsgemäß in seinen Auswirkungen gemildert wird. Wie ein durch den Widerstand R16 symbolisierter Kurzschluss in seinen Auswirkungen beschränkt werden kann, wird im folgenden noch näher erläutert.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 und 2 wandelt der Messwiderstand 18 den Ausgangsstrom IS des Stromspiegelausgangs 14 in ein Spannungssignal VIS um, welches dem Laststrom IL proportional, in der Regel direktproportional ist. Der Messwiderstand 18 wird so bemessen, dass der für den Anwendungsfall interessierende Strombereich, der zwischen dem Wert Null und dem Spitzenstrom angesiedelt ist, auf einen für einen A/D- Wandler üblichen Spannungsbereich, beispielsweise 0 bis 5 V abgebildet wird. Sobald die am Messwiderstand 18 abfallende Spannung VIS größer als 5 V wird, ist man außerhalb des gewollten Strombereichs. Dies signalisiert in der Regel einen Fehlerfall wie beispielsweise einen Kurzschluss im Gesamtsystem. In diesem Fall soll der Leistungshalbleiter 10 in einem Schutzbetrieb angesteuert werden. Als Schutzbetrieb wird beispielsweise ein Betrieb mit einer Strombegrenzung oder die komplette Abschaltung des Leistungshalbleiters 10 verstanden.

In der Regel besitzen Leistungshalbleiter 10 keine Möglichkeit, das Logikbezugspotential 22 abzugreifen, um den Spannungsabfall am Messwiderstand 18 bezogen auf dieses Logikbezugspotential 22 zu erfassen. Zur Lösung dieser Problematik wird nun vorgeschlagen, die am Messwiderstand 18 abfallende Spannung VIS gegenüber dem am Steuereingang 16 abgreifbaren Potential zu messen. Denn im Falle einer Ansteuerung des Leistungshalbleiters 10 ist das Schaltmittel 20 geschlossen und dadurch der Steuereingang 16 auf das Logikbezugspotential 22 gelegt. Da jedoch nur im aktivierten Zustand des Leistungshalbleiters 10 eine Überwachung von Interesse ist, eignet sich der Steuereingang 16 für die genannte Applikation.

Gemäß Figur 3 vergleicht als elektronisches Bauelement der Komparator 62 die am Messwiderstand 18 abfallende Spannung VIS mit der Rreferenzspannung 60. Diese ist aus den bereits oben genannten Gründen beispielsweise bei 5,5 V angesiedelt, um sicher eine Überschreitung des Arbeitsbereiches des Laststroms IL zu detektieren. Überschreitet die am Messwiderstand 18 abfallende Spannung VIS die Referenzspannung 60, so aktiviert das Ausgangssignal des Komparators 62 die bereits im Leistungshalbleiter 10 integrierte Strombegrenzung 34. Die Strombegrenzungsschaltung bewirkt entweder die unmittelbare Abschaltung des Leistungshalbleiters 10, 38 oder regelt die am Messwiderstand 18 abfallende Spannung auf maximal 5,5 V. Damit wäre eine Begrenzung des Laststroms IL auf einen der Referenzspannung 60 proportionalen Wert erreicht. Der Anwender kann die Referenzspannung 60 nach Belieben an den jeweiligen Anwendungsfall bzw. an die anzusteuernde elektrische Last 24 anpassen. Diese Zusatzschaltung ist im Vergleich zu der bereits vorhandenen Schaltung des Leistungshalbleiters 10 relativ klein und erhöht somit die zusätzlichen Kosten nur geringfügig. Die Funktionalität des Leistungshalbleiters 10 wird jedoch stark aufgewertet, ohne Eingriffe im Halbleiterschalter selbst vornehmen zu müssen. Damit kann die bisherige Verschaltung des Anwenders gleich bleiben.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 sind nun externe Überwachungsmittel vorgesehen, die gleichzeitig auch eine rasche Abschaltung des Leistungshalbleiters 10 bewirken. Zur Realisierung der Schutzfunktion wird entgegen dem Ausführungsbeispiel bei Figur 3 nicht mehr auf die interne Strombegrenzung 34 des Leistungshalbleiters 10 zurückgegriffen. Stattdessen erfolgt die Abschaltung des Leistungshalbleiters 10 über den Steuereingang 16, wie nachfolgend ausgeführt wird. Im Normalbetrieb befindet sich der Laststrom IL innerhalb des zulässigen Bereichs. Deshalb besitzt das Ausgangssignal des ersten Und-Gatters 76 den Zustand Logisch 1, sodass die Ansteuerung 82 ungehindert an den Steuereingang des Schaltmittels 86 gelangt. Signalisiert die Ansteuerung 82 einen Aktivierungswunsch der Last 24, so legt das Schaltmittel 86 den Steuereingang 16 auf

Logikbezugspotential 22. Dadurch wird die Last 24 mit dem Laststrom IL beaufschlagt. Das dem Laststrom IL proportionale Signal steht am Stromspiegelausgang 14 zur Verfügung. Der am Messwiderstand 18 abfallende Spannung VIS wird durch das (optionale) RC-Glied 70 geglättet. Das so geglättete Ausgangssignal wird entweder der Transistorstufe 72 oder der Komparatorstufe 74 zugeführt, um eine Überwachung auf überschreiten eines vorgebaren Grenzwertes durchzuführen. Im Ausführungsbeispiel ist der Grenzwert als das VCC-Signal gewählt, liegt also bei ca. 5 V.

Überschreitet die an dem Messwiderstand 18 abfallende geglättete Spannung VIS die Referenzspannung VCC von 5 V, so geben entweder die Transistorstufe 72 oder die Komparatorstufe 74 ein Ausgangssignal von Logisch Null aus. Dieses Ausgangssignal von Logisch Null wird dem ersten Und- Gatter 76 zugeführt, dessen Ausgangssignal somit ebenfalls den Wert Logisch Null annimmt. Da das Ausgangsignal des ersten Und-Gatters 76 auch als Eingangsignal des zweiten Und-Gatters 78 Verwendung findet, ändert auch das Ausgangssignal des zweiten Und-Gatters 78 seinen logischen Zustand auf Logisch Null. Somit wird auch das Schaltmittel 86 nicht mehr angesteuert, sodass der Steuereingang 16 nicht mehr auf Logikbezugspotential 22 gelegt wird. Dadurch wird der Leistungshalbleiter 10 abgeschaltet. Der Stromfluss IL durch die Last 24 unterbleibt. Um ein sofortiges erneutes Aktivieren des Leistungshalbleiters 10 zu unterbinden, ist ein Verriegelungsschaltung vorgesehen. Hierzu gelangt das Ausgangssignal des ersten Und-Gatters 76 über den Selbsthaltewiderstand 80 an den zweiten Eingang des ersten Und-Gatters 76. Somit liegt auch das Signal Logisch Null bei einer einmal aktivierten Überwachungfunktion an dem zweiten Eingang des Und-Gatters 76, sodass die Ausgangssignale der beiden Und-Gatter 76, 78 ständig auf Logisch Null bleiben. Der Zustand der Verriegelungsschaltung kann über das Signal 84 abgefragt werden. Es kann für weitere Auswertezwecke herangezogen werden. Ein Verriegelungssignal mit dem Zustand Logisch Null signalisiert, dass die Schutzfunktion aktiviert wurde. Um nun die Leistunghalbleiter 10 wieder in Betrieb nehmen zu können, muß der Benutzer ein Signal 84 mit dem Zustand Logisch Eins, an den zweiten Eingang des ersten Und- Gatters 76 legen. Da im Normalfall der Laststrom IL den Grenzwert VCC nicht mehr überschritten haben wird, ist das erste Und-Gatter 76 mit zwei Signalen Logisch Eins beaufschlagt, sodass dessen Ausgangssignal ebenfalls den Wert Logisch Eins annimmt. Damit wird das Ansteuersignal 82 auf den Ausgang des zweiten Und-Gatters 78 durchgeschaltet, um eine wunschgemäße Aktivierung des Schaltmittels 86 mit zugehöriger Beaufschlagung des Steuereingangs 16 zuzulassen. Somit kann der Halbleiter 10 wieder so angesteuert werden, dass der Laststrom IL durch die elektrische Last 24 fliessen kann.

Die Leistungshalbleiter 10 können bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 in bereits beschriebener Weise als Leistungshalbleiter Hl - H6 eingesetzt werden. Gerade im Kurzschlussfall zwischen den verschiedenen Spannungsebenen Ul und UO des Mehrspannungspartnetzes tragen die elektronischen Bauelemente dazu bei, frühzeitig einen unzulässigen Laststrom IL zu detektieren und Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur schnellen Kurzschlussabsicherung bei einem Leistungshalbleiter, - mit zumindest einem Leistungshalbleiter (10,38), über den zumindest eine elektrische Last (24) mit einem Laststrom (IL) beaufschlagbar ist,

- mit Stromerfassungsmitteln (46, 14, 18), die ein Maß (VIS) für den die elektrische Last (24) beaufschlagenden Laststrom (IL) bereitstellen, mit einer Halbleiterschutzschaltung (30, 32, 34, 36) , die bei einer drohenden Beeinträchtigung des Leistungshalbleiters (10, 38) den Leistungshalbleiter (10,38) in einem Schutzbetrieb ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass neben der

Halbleiterschutzschaltung (30, 32, 34, 36) zumindest ein weiteres elektronisches Bauelement (62, 72, 74) vorgesehen ist, das den Laststrom (IL) oder ein Maß (VIS) des Laststroms mit einem Grenzwert (60, VCC) vergleicht, wobei Überwachungsmittel (34, 76, 78, 86) vorgesehen sind, die den Leistungshalbleiter (10,38) in einem Schutzbetrieb betreffend die elektrische Last (24 ) ansteuern bei Überoder Unterschreiten des Grenzwertes (60, VCC) .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektronisches Bauelement ein Komparator (62, 74) und/oder eine Transistorstufe (72) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verriegelungsschaltung vorgesehen ist, die eine erneute Einleitung des Schutzbetriebs betreffend der elektrischen Last (24) unterbindet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Über- oder Unterschreitung des Grenzwerts (60, VCC) in einem Schutzbetrieb betreffend die elektrische Last (24) die Halbleiterschaltung (30, 32, 34, 36) aktiviert ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang (16) des Leistungshalbleiters (10, 38) zur Stromerfassung verwendet ist.

6. Vorichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand der Verriegelungsschaltung erfasst ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schutzbetrieb betreffend die elektrische Last (24) die elektrische Last

(24) mit keinem oder einem maximal zulässigen Laststrom (IL) beaufschlagt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verwendung in einem Zweispannungsbordnetz eines Kraftfahrzeugs.