DE10007871A1

DE10007871A1 - Sicherungsloser Gleichstromwandler

Info

Publication number: DE10007871A1
Application number: DE10007871A
Authority: DE
Inventors: Akira Baba
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2001-01-04
Also published as: JP2000308340A; US6400545B1

Abstract

Ein sicherungsloser Gleichstromwandler umfaßt eine Lastschaltung, die einen ersten Unterbrechungshalbleiterschalter QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, der in Reihe zwischen einer Gleichstromversorgung und einer Last L geschaltet ist, aufweist, eine Bezugsschaltung, die einen zweiten Unterbrechungshalbleiterschalter QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, der parallel zu dem ersten Unterbrechungshalbleiterschalter QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung geschaltet ist, und ein Bezugsregister, dessen eines Ende mit der Source des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden ist und dessen anderes Ende geerdet ist, aufweist, wobei die Bezugsschaltung die gleiche Spannung, wie die, die über dem Drain und der Source des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entsteht, wenn ein konstanter Laststrom durch den ersten Unterbrechungshalbleiterschalter QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung fließt, über dem Drain und der Source des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung hervorruft, eine Vergleicherschaltung, die die Sourcespannung des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung mit einer Bezugsspannung, die an der Source des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung anliegt, vergleicht, und eine Stromversorgungssteuerung 1 zur Inaktivierung ...

Description

Hintergrund zur Erfindung Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstromwandler und insbesondere einen sicherungslosen Gleichstromwandler, der eine Schaltung gegen einen Überstrom ohne die Verwendung einer Schutzsicherung schützen kann.

Stand der Technik

In einem Fahrzeug wird normalerweise als Gleichstrom-Sourcespan nung eine 12 Volt Gleichstromleistungsquellenspannung verwendet. Eine Last, die in einem Fahrzeug verwendet wird, ist jedoch nicht auf eine Last, die einen 12 Volt Gleichstrom verwendet, begrenzt. Eine Last, die einen 42 Volt Gleichstrom verwendet, ist zum Beispiel in Fahrzeugen in Europa vorgesehen. Nachdem eine 42 Volt Gleichstrom-Sourcespannung auf eine 12 Volt Gleich strom-Sourcespannung, die verwendet wird, heruntertransformiert ist, wird die 12 Volt Gleichstrom-Sourcespannung einer Last, die einen 12 Volt Gleichstrom verwendet, zugeführt. Die 42 Volt Gleichstrom-Sourcespannung kann nicht in unveränderter Form auf einen 12 Volt Gleichstrom heruntertransformiert werden. Aus diesem Grund wird ein Gleichstromwandler verwendet, wobei die Gleichspannung in eine Wechselspannung konvertiert wird. Die Wechselspannung wird auf eine gewünschte Spannung heruntertrans formiert und die derart heruntertransformierte Wechselspannung wird in eine gewünschte Gleichspannung konvertiert.

Ein bekannter Gleichstromwandler weist einen in Fig. 6 gezeig ten Schaltkreisaufbau auf. Eine Gleichstromspannungsquelle (d. h., eine Batterie) ist mittels einer Sicherung 10 mit einem MOSFET-Leistungstransistor 11 und einem MOSFET-Leistungstransi stor 13 verbunden. Die Source des MOSFET-Leistungstransistors 11 ist mit dem Drain eines MOSFET 12 verbunden. Die Source des MOSFET 12 ist ferner mit einem Ende eines Widerstands R10 ver bunden. Das verbleibende Ende des Widerstands R10 ist geerdet. Die Source des MOSFET-Leistungstransistors 13 ist mit dem Drain eines MOSFET 14 verbunden. Die Source des MOSFET 14 ist mit einem Ende eines Widerstands R11 verbunden. Das verbleibende Ende des Widerstands R11 ist geerdet. Der MOSFET-Leistungstran sistor 11 und der MOSFET-Leistungstransistor 13 bilden eine höher-potentiale Seite des Gleichstromwandlers.

Eine Primärspule 21 ist mit Punkten zwischen vier Anschlüssen verbunden. Je ein Anschluß gehört zum MOSFET-Leistungstransistor 11, zum MOSFET 12, zum MOSFET-Leistungstransistor 13 und zum MOSFET 14. Die Primärspule 21 ist insbesondere über einen Über gang G zwischen dem MOSFET-Leistungstransistor 11 und dem MOSFET 12 und einem Übergang H zwischen dem MOSFET-Leistungstransistor 13 und dem MOSFET 14 verbunden. Eine Sekundärspule 22 ist derart angeordnet, daß sie der Primärspule 21 gegenüberliegt. Das Wick lungsverhältnis zwischen der Primärspule 21 und der Sekundär spule 22 ist in Übereinstimmung mit einer Zielspannung festge legt, auf die die Sourcespannung heruntertransformiert werden soll. Wenn ein elektrischer Strom durch die Primärspule 21 fließt, entsteht in der Sekundärspule 22 eine niedrigere Span nung, die durch das Wicklungsverhältnis bestimmt wird.

Eine Treiberschaltung 15 ist mit dem Gate des MOSFET-Leistungs transistors 11 verbunden. Der MOSFET-Leistungstransistor 11 wird derart gesteuert, daß er in Antwort auf eine Gatesignalausgabe der Treiberschaltung 15 aktiviert oder inaktiviert wird. Die Treiberschaltung 15 ist mit einer Ladungspumpschaltung 16 ver bunden. Die Ladungspumpschaltung 16 besteht zum Beispiel aus einem Spannungsvervielfachungskondensator, der mittels gestapel ter Kondensatoren in einer Vielzahl von Lagen gebildet ist, und eine Sourcespannung von 12 Volt, die von der Batterie zugeführt wird, auf eine höhere Spannung (zum Beispiel 22 V) verstärkt und die derart verstärkte Spannung der Treiberschaltung 15 zuführt.

Eine Treiberschaltung 17 ist mit dem Gate des MOSFET-Leistungs transistors 13 verbunden. Der MOSFET-Leistungstransistor 13 ist derart geregelt, daß er in Übereinstimmung mit einer Gatesignal ausgabe von der Treiberschaltung 17 aktiviert oder inaktiviert wird. Die Treiberschaltung 17 ist mit einer Ladungspumpschaltung 18 verbunden. Die Ladungspumpschaltung 18 ist mit der Ladungs pumpschaltung 16 in Hinsicht auf den Aufbau und die Funktion identisch.

Eine Treiberschaltung 19 ist mit dem Gate des MOSFET 12 verbun den. Der MOSFET 12 ist derart geregelt, daß er als Reaktion auf eine Gatesignalausgabe der Treiberschaltung 19 aktiviert oder inaktiviert wird. Ferner ist eine Treiberschaltung 20 mit dem Gate des MOSFET 14 verbunden. Der MOSFET 14 ist derart geregelt, daß er in Reaktion auf eine Gatesignalausgabe der Treiberschal tung 20 aktiviert oder inaktiviert wird.

Bei dem Gleichstromwandler, der die vorangehend beschriebene An ordnung aufweist, fließt, dann, wenn der MOSFET-Leistungstransi stor 11, der MOSFET 12, der MOSFET-Leistungstransistor 13 und der MOSFET 14 inaktiv sind und der MOSFET-Leistungstransistor 11 und der MOSFET 14 gleichzeitig als Reaktion auf die Gatesignal ausgabe der Treiberschaltungen 15 und 20 eingeschaltet werden, ein Gleichstrom von der Batterie und fließt mittels des Drains und der Source des MOSFET-Leistungstransistors 11 durch die Pri märspule 21 in der Richtung, die durch den Pfeil C gekennzeich net ist. Der Gleichstrom fließt mittels des Drains und der Sour ce des MOSFETs 14 und des Widerstands R11 zur Erdung. Auf Grund des Anschaltens des MOSFET-Leistungstransistors 11 und des MOS FETs 14 wird eine Halbwelle (zum Beispiel eine positive Halbwel le) eines Wechselstroms gebildet. Ein Gleichstrom, dessen Span nung einer verstärkten Spannung, die durch das Wicklungsverhält nisses (d. h., die verbleibende Seite der Halbwelle, zum Beispiel eine negative Halbwelle) bestimmt ist, entspricht, entsteht in der Sekundärspule 22.

Nachdem der MOSFET-Leistungstransistor 11 und der MOSFET 14 für einen bestimmten Zeitraum aktiviert waren, schaltet die Treiber schaltung 15 den MOSFET-Leistungstransistor 11 ab, und die Trei berschaltung 20 desaktiviert den MOSFET 14. Der MOSFET 12 und der MOSFET-Leistungstransistor 13 werden als Reaktion auf die entsprechende Gatesignalausgabe der Treiberschaltung 17 und der Treiberschaltung 19 angeschaltet. Wenn der MOSFET 12 und der MOSFET-Leistungstransistor 13 angeschaltet sind, fließt ein Gleichstrom von der Batterie VB und mittels der Source und des Drains des MOSFET-Leistungstransistor 13 durch die Primärspule 21 in der Richtung, die durch den Pfeil D gekennzeichnet ist, (d. h., in entgegengesetzter Richtung zu der, in der der Gleich strom fließt, wenn der MOSFET-Leistungstransistor 11 und der MOSFET 14 angeschaltet sind). Der Gleichstrom fließt mittels des Drains und der Source des MOSFET 12 und des Widerstands R10 zur Erdung. Dadurch, daß der MOSFET 12 und der MOSFET-Leistungs transistor 13 angeschaltet werden, induziert der Gleichstrom, der in entgegengesetzter Richtung zu der, in der der Gleichstrom fließt, wenn der MOSFET-Leistungstransistor 11 und der MOSFET 14 angeschaltet sind, einen Gleichstrom in der Sekundärspule, deren Spannung einer niedrigeren Spannung, die durch das Wicklungs verhältnis (d. h., die verbleibende Halbwelle, zum Beispiel eine negative Halbwelle) bestimmt ist, entspricht. Der Gleichstrom wird in einen Wechselstrom mittels sich wiederholenden Auftre tens der beiden Typen von induzierten Strömen (d. h., zwei Typen von Halbwellen) konvertiert.

Nachdem der MOSFET 12 und der MOSFET-Leistungstransistor 13 für einen bestimmten Zeitraum aktiviert waren, werden der MOSFET- Leistungstransistor 11 und der MOSFET 14 für einen bestimmten Zeitraum aktiviert. Die MOSFET-Leistungstransistoren 11 und 14 und die MOSFET-Leistungstransistoren 12 und 13 werden, wie oben beschrieben, abwechselnd angeschaltet. Ein verringerter Wechsel strom wird von der Sekundärspule 22 abgegeben. Der Wechselstrom, der in der Sekundärspule 22 in der oben beschriebenen Weise ent steht, wird mittels einer Halbwellengleichrichtungsschaltung 23 einer Halbwellengleichrichtung (Gleichrichtung einer positiven Halbwelle) unterworfen. Der derart gleichgerichtete Strom wird mittels einer Glättungsschaltung 24 geglättet, wodurch eine Gleichspannung hervorgerufen wird, die um ein vorbestimmtes Ni veau verringert ist.

Der Widerstand R10 dient zur Erkennung eines elektrischen Stroms. Falls ein Kurzschluß oder ein ähnlicher Fehler, der in der Sekundärschaltung entsteht, als Ergebnis der Beobachtung eines Potentialunterschieds über den Widerstand R10 erkannt wird, wird die Treiberschaltung 19 aktiviert, um den MOSFET 12 zu unterbrechen. Der Widerstand R11 dient ähnlich zur Erkennung eines elektrischen Stroms. Falls ein Kurzschluß oder ein ähnli cher Fehler, der in der Sekundärschaltung entsteht, als Ergebnis der Beobachtung eines Potentialunterschieds über den Widerstand R11 bemerkt wird, wird die Treiberschaltung 20 aktiviert, um den MOSFET 14 zu unterbrechen.

Falls ein großer Strom als Ergebnis eines Kurzschlusses oder ei nes ähnlichen Fehlers, der in der Primärschaltung entsteht, sich entwickelt, wird die Sicherung 10 erwärmt, wenn der große Strom durch die Primärschaltung fließt. Wenn ein elektrischer Strom eines vorbestimmten oder höheren Werts durch die Primärschaltung fließt, schmilzt die Sicherung 10, wodurch die Stromversorgung der Primärschaltung derart unterbrochen wird, daß die Primär schaltung geschützt wird.

Wie oben beschrieben, schmilzt bei dem bekannten Gleichstrom wandler für den Fall, daß ein großer Strom durch eine Schaltung auf Grund eines Kurzschlusses fließt, eine Sicherung, wodurch die Stromversorgung zu der Schaltung unterbrochen wird. Wenn aus irgend einem Grund ein großer Strom durch eine Schaltung fließt und die Sicherung schmilzt, wird die Stromversorgung zu der Schaltung unterbrochen, bis die geschmolzene Sicherung durch ei ne neue ersetzt wird. Der Austausch einer Sicherung bedarf einer Wartung.

Der bekannte Gleichstromwandler verwendet eine Sicherung zum Schutz einer Schaltung. Die Nennkapazität der Sicherung wird durch den Strom, der durch die Schaltung fließt, bestimmt. Der Durchmesser des Kabelstranges der Sicherung muß in Übereinstim mung mit der Nennkapazität der Sicherung bestimmt werden, wo durch das Problem entsteht, den Kabelstranges kompakt zu machen.

Der bekannte Gleichstromwandler verwendet eine Sicherung zum Schutz einer Schaltung. Die Sicherung schmilzt, wenn ein großer Strom durch die Sicherung fließt. Sogar wenn ein großer Strom zeitweilig durch die Schaltung fließt, was durch einen unvoll ständigen Kurzschluß (was nachfolgend als ein "seltener Kurz schluß" benannt wird) und nicht durch einen vollständigen Kurz schluß (was nachfolgend als ein "toter Kurzschluß" benannt wird) hervorgerufen würde und was keiner Unterbrechung der Stromver sorgung zu einer Schaltung bedarf, schmilzt die Sicherung, wo durch eine Erkennung eines anomalen Kurzschlusses unmöglich ist.

Da der bekannte Gleichstromwandler das Schmelzen einer Sicherung zum Schutz einer Schaltung ausnutzt, besteht die Notwendigkeit der Verwendung eines Kabelstranges, der einen Draht einer Schal tung eines Gleichstromwandler bildet, dessen Durchmesser aus reichend ist, um dem Strom zu widerstehen, der durch eine Schal tung im Fall eines Auftreten eines toten Kurzschlusses fließt, wodurch es schwierig wird, den Kabelstrang kompakt auszubilden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Notwendigkeit der Wartung zum Reaktivieren eines Gleichstromwandlers zu eliminie ren, sogar wenn der Schaltungsschutz zu dem Zeitpunkt des Flus ses eines großen Stroms auf Grund eines Kurzschlusses oder eines ähnlichen Fehlers vollzogen wird, um den Durchmesser eines Ka belstranges zu reduzieren und den Kabelstrang kompakt auszubil den und das Auftreten eines seltenes Kurzschlusses leicht zu be merken.

Die vorliegende Erfindung sieht entsprechend einen Gleichstrom wandler ohne Sicherung vor, der eine Mehrzahl von parallel ver bundenen FETs umfaßt, wobei diese wiederholt durch abwechselnde Aktivierung/Inaktivierung der FETs eines höheren Niveaus und die Aktivierung/Inaktivierung der FETs eines niedrigeren Niveaus an- und ausgeschaltet werden, um dadurch einen Wechselstrom aus ei nem Gleichstrom in Punkten mittig zwischen den FETs eines hö heren Niveaus und den FETs eines niedrigeren Niveaus hervorzu rufen, und den Wechselstrom auf eine vorbestimmte Spannung hoch- oder heruntertransformiert und den Wechselstrom in einen Gleich strom konvertiert, um dadurch eine Gleichstromversorgung vorzu sehen, deren Spannung mit Bezug auf eine Sourcespannung herauf oder heruntertransformiert ist, wobei einer der parallel ge schalteten FETs durch eine Stromversorgungssteuerung gebildet ist, wobei die Stromversorgungssteuerung eine Lastschaltung, die durch Anordnen eines ersten Unterbrechungshalbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung in Reihe zwischen einer Gleichstromquelle und einer Last gebildet wird, einen zweiten Unterbrechungshalbleiterschalter zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, der parallel mit dem ersten Unterbrechungshalblei terschalter zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden ist, eine Bezugsschaltung, deren eines Ende mit der Soruce des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung verbunden ist und deren anderes Ende geer det ist und die über dem Drain und der Source des zweiten Unter brechungshalbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung die gleiche Spannung hervorruft, wie die, die über dem Drain und der Source des ersten Unterbrechungshalbleiterschal ters zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entsteht, wenn ein konstanter Laststrom durch den ersten Unterbrechungshalbleiter schalter zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung fließt, und eine Vergleicherschaltung, die die Sourcespannung des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung mit einer Bezugsspannung vergleicht, die an der Source des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung anliegt, umfaßt und die Stromver sorgungssteuerung den ersten Unterbrechungshalbleiterschalter zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung inaktiviert, wenn auf Grund des Ergebnisses des Vergleiches, der durch die Verglei cherschaltung vollzogen wird, ein Strom eines vorbestimmten oder höheren Werts durch den ersten Unterbrechungshalbleiterschalter zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung fließend festgestellt wird, wobei die Aktivierung oder Inaktivierung des ersten Unter brechungshalbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung unter vorbestimmten Bedingungen und in einem vorbestimm ten Arbeitszyklus gesteuert wird, wobei festgestellt wird, daß eine Anomalie, z. B. ein Kurzschluß, in der Lastschaltung hervor gerufen wurde, wenn die Aktivierung und Inaktivierung des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung für einen vorbestimmten Zeitraum gedauert hat und die Unterbrechung des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung vollzogen wird, um die Stromversorgung der Last zu unterbrechen.

Mittels des oben beschriebenen Aufbaus nach der vorliegenden Er findung kann eine Schaltung gegen einen hohen Strom ohne Verwen dung einer Sicherung geschützt werden, der sonst durch einen Kurzschluß oder einen ähnlichen Fehler hervorgerufen würde. So gar wenn eine Schaltung gegen einen hohen Strom zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses geschützt ist, bedarf die Reaktivierung der Schaltung keiner Wartung. Der Durchmesser eines Kabelstranges ist verringert, wodurch das Gewicht des Kabelstranges verringert wird.

Die vorbestimmten Zustände, bei denen der erste Unterbrechungs halbleiterschalter zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung für einen vorbestimmten Arbeitszyklus aktiviert oder inaktiviert wird, sind vorzugsweise derart bestimmt, daß der erste Unter brechungshalbleiterschalter zur Selbstunterbrechung bei Überhit zung inaktiviert wird, wenn die Spannung über dem Drain und der Source des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung kleiner ist als eine Schwellen spannung, die auf 60% bis 80% der Sourcespannung festgelegt ist, und wenn die Sourcespannung des ersten Unterbrechungshalb leiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung größer wird als die Sourcespannung des zweiten Unterbrechungshalblei terschalters zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, und der art, daß der erste Unterbrechungshalbleiterschalter zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung inaktiviert wird, wenn die Span nung über dem Drain und die Source des ersten Unterbrechungs halbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung grö ßer wird als eine Schwellenspannung, die auf 60% bis 80% der Sourcespannung festgelegt ist.

Mittels des vorangehend beschriebenen Aufbaus gemäß vorliegender Erfindung kann eine Schaltung gegen einen hohen Strom ohne die Verwendung einer Sicherung geschützt werden, der sonst durch ei nen Kurzschluß oder einen ähnlichen Fehler hervorgerufen wird. Sogar wenn eine Schaltung gegen einen hohen Strom im Zeitpunkt eines Kurzschlusses geschützt ist, bedarf die Reaktivierung der Schaltung keiner Wartung. Der Durchmesser eines Kabelstranges ist verringert, wodurch das Gewicht des Kabelstranges verringert wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht weiter nicht die Er kennung eines vollständigen Kurzschlusses (d. h., eines toten Kurzschlusses), aber ermöglicht die Erkennung eines unvollstän digen Kurzschlusses (d. h., eines seltenen Kurzschlusses).

Die Stromversorgungssteuerung ist vorzugsweise zusätzlich mit einer wirkungsvollen Treiberschaltung versehen, die wirkungsvoll den ersten Unterbrechungshalbleiterschalter zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung durch Nutzung einer Teilspannung, die durch Teilung der Sourcespannung erzielt wird, wenn ein Poten tialunterschied über dem Drain und der Source des ersten Unter brechungshalbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung mittels eines interen Widerstands des ersten Unterbre chungshalbleiterschalters zur Selbstunterbrechung bei Überhit zung erhöht wird, in der Vergleicherschaltung aktiviert wird, nachdem der erste Unterbrechungshalbleiterschalter zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung auf Grund eines Ausgabesignals, das mittels der Vergleicherschaltung nach Erkennung eines Über stroms auf Grund einer Anomalie, wie zum Beispiel eines Kurz schlusses in der Lastschaltung, abgegeben wird, inaktiviert wurde.

Mittels der vorangehend beschriebenen Anordnung gemäß der vor liegenden Erfindung kann eine Schaltung gegen einen hohen Strom ohne Verwendung einer Sicherung geschützt werden, der sonst durch einen Kurzschluß oder einen ähnlichen Fehler hervorgerufen wird. Sogar wenn eine Schaltung gegen einen hohen Strom zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses geschützt ist, bedarf die Reakti vierung der Schaltung keiner Wartung. Der Durchmesser eines Kabelstranges ist verringert, wodurch das Gewicht des Kabel stranges verringert wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht ferner das Erkennen, ob der Fluß eines hohen Stroms auf einen vollständigen Kurzschluß (d. h., einen toten Kurzschluß) oder auf einen weiteren zeitweiligen Grund zurückzuführen ist oder nicht.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigt

Fig. 1 einen Schaltplan eines vollständigen sicherungs losen Gleichstromwandlers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen detaillierten Schaltplan einer Stromversor gungssteuerung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen detaillierten Schaltplan eines ersten, in Fig. 2 gezeigten Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung,

Fig. 4 einen detaillierten Schaltplan eines zweiten, in Fig. 2 gezeigten Unterbrechungshalbleiterschal ters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung,

Fig. 5 einen detaillierten Schaltplan eines dritten, in Fig. 2 gezeigten Unterbrechungshalbleiterschal ters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, und

Fig. 6 einen Schaltplan eines vollständigen, bekannten Gleichstromwandlers.

Spezifische Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen sicherungslosen Gleichstromwandler gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In der Zeichnung ist eine Gleichstrom-Stromversorgung VB (d. h. eine Batterie) mit einem Eingangsanschluß M einer Stromversor gungssteuerung 1 verbunden. Ein Ausgangsanschluß N der Strom versorgungssteuerung 1 ist mit dem Drain eines MOSFET 12 verbun den. Die Source des MOSFET 12 ist geerdet und der Drain dessel ben ist mit der Gleichstrom-Stromversorgung VB verbunden. Die Source eines MOSFET-Leistungstransistors 13 ist mit dem Drain eines MOSFET 14 verbunden. Die Source des MOSFET 14 ist geerdet. Die Stromversorgungssteuerung 1 und der MOSFET-Leistungstransi stor 13 stellen eine Seite höheren Potentials des sicherungslo sen Gleichstromwandlers dar.

Eine Primärspule 21 ist mit Punkten zwischen vier Anschlüssen verbunden. Je ein Anschluß gehört zu der Stromversorgungssteue rung 1, dem MOSFET 12, dem MOSFET-Leistungstransistor 13 und dem MOSFET-Leistungstransistor 14. Die Primärspule 21 ist insbeson dere mit einem Übergang G zwischen der Stromversorgungssteuerung 1 und dem MOSFET 12 und einem Übergang H zwischen dem MOSFET- Leistungstransistor 13 und dem MOSFET 14 verbunden. Eine Sekun därspule 22 ist derart angeordnet, daß sie der Primärspule 21 gegenüberliegend angeordnet ist. Das Wicklungsverhältnis der Primärspule 21 und der Sekundärspule 22 ist in Übereinstimmung mit einer Zielspannung festgelegt, auf die die Sourcespannung verringert wird. Wenn ein elektrischer Strom durch die Primär spule 21 fließt, entsteht in der Sekundärspule 22 eine niedrige re Spannung, die durch das Wicklungsverhältnis bestimmt ist.

Eine Treiberschaltung 17 ist mit dem Gate des MOSFET-Leistungs transistors 13 verbunden. Der MOSFET-Leistungstransistor 13 ist derart geregelt, daß er als Reaktion auf eine Gatesignalausgabe der Treiberschaltung 17 aktiviert oder inaktiviert wird. Die Treiberschaltung 17 ist mit einer Ladepumpschaltung 18 verbun den. Die Ladepumpschaltung 18 ist zum Beispiel aus einem Span nungsvervielfachungskondensator aufgebaut, der mittels Stapelung von Kondensatoren in einer Mehrzahl von Lagen gebildet ist, und der eine Sourcespannung von 12 V, die von der Batterie zugeführt wird, auf eine höhere Spannung (zum Beispiel 22 V) verstärkt und die derart verstärkte Spannung an die Treiberschaltung 17 wei terleitet.

Die Treiberschaltung 17 ist ferner mit einem NPN-Transistor Tr2, dessen Emitter geerdet ist, verbunden. Die Basis des NPN-Transi stors Tr2 ist mit einer Auffang-Flipflop-Schaltung 25 (die zum Beispiel aus einem D-Typ Flipflop besteht) verbunden. Die Auf fang-Flipflop-Schaltung 25 erhält ein Überstromerkennungssignal, das abgegeben würde, wenn die Stromversorgungssteuerung 1 einen Überstrom erkennt. Nach dem Erhalt des Überstromerkennungssi gnals verbleibt die Auffang-Flipflop-Schaltung in einem Über stromerkennungszustand, bis die Auffang-Flipflop-Schaltung 25 zurückgestellt wird. Wenn die Stromversorgungssteuerung 1 einen Überstrom erkennt, schaltet die Auffang-Flipflop-Schaltung 25 den NPN-Transistor Tr2 an, wodurch die Treiberschaltung 17 akti viert oder inaktiviert wird. Wenn die Stromversorgungssteuerung 1 einen Überstrom erkennt, wird der MOSFET-Leistungstransistor 13 unterbrochen, wodurch die Schaltung zur Herstellung einer Halbwelle eines Wechselstroms vollständig unterbrochen wird.

Eine Treiberschaltung 19 ist mit dem Gate des MOSFET 12 verbun den. Der MOSFET 12 ist derart geregelt, daß er in Antwort auf eine Gatesignalausgabe der Treiberschaltung 19 aktiviert oder inaktiviert wird. Das Gate des MOSFET 14 ist mit einer Treiber schaltung 20 verbunden. Der MOSFET 14 ist derart geregelt, daß er in Antwort auf eine Gatesignalausgabe der Treiberschaltung 20 aktiviert oder inaktiviert wird.

Die Stromversorgungssteuerung 1 weist eine Schaltungsanordnung, wie die, die in Fig. 2 gezeigt ist, auf.

Wie in der Zeichnung gezeigt, ist die Stromversorgungssteuerung 1 in einem einzigen Halbleiterchip ausgebildet, der einen elek trischen Strom, der einer Last zugeführt wird, regelt. Schaltun gen, die in der Stromversorgungssteuerung 1 vorgesehen sind, kennzeichnen die Verbindungsanschlüsse, an die die externen Bau teile angeschlossen werden.

Insbesondere ist ein Eingangsanschluß A der Stromversorgungs steuerung 1 mit der Batterie VB verbunden. Ein Ausgangsanschluß B ist mit der Primärspule 21, die in Fig. 1 gezeigt ist, ver bunden und ist mittels der Last L gekennzeichnet. Ein Schalt anschluß C ist mit einem Schalter SW1 verbunden, dessen eines Ende geerdet ist und dessen anderes Ende mittels eines Wider stands R4 mit der Batterie verbunden ist.

Ein Eingangsanschluß A ist mit einem Drain DA eines ersten Un terbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden. Der Ausgangsanschluß B ist mit einem Sourceanschluß SA des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden. Der erste Unterbrechungshalbleiterschalter QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist auch mit einem Steueranschluß GA versehen. Der erste Unterbrechungshalbleiterschalter QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung ist in Serie zwischen der Batterie VB und der Last L (d. h., der Primärspule 21) vorgesehen.

Der erste Unterbrechungshalbleiterschalter QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung weist eine Schaltungsanordnung, wie in Fig. 3 gezeigt, auf. Der Drainanschluß DA des ersten Unterbre chungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung ist mit dem Drain eines Primär-FET Q1 verbunden. Die Source des Primär-FETs Q1 ist mit dem Sourceanschluß SA verbun den. Das Gate des Primär-FETs Q1 ist mittels eines internen Wi derstands RA (zum Beispiel der Größe 10 kÙ) mit dem Steueran schluß GA verbunden. Eine Temperaturerkennungsschaltung 30 ist zwischen dem Steueranschluß GA und dem Sourceanschluß SA an geordnet. Eine Temperaturerkennungsschaltung 30 ist zur Erken nung der Temperatur des Primär-FETs Q1 vorgesehen und ist mit einer Auffang-Flipflop-Schaltung 31 verbunden. Wenn der Primär- FET Q1 eine vorbestimmte Temperatur (d. h., eine anomale Tempera tur) erreicht, gibt die Temperaturerkennungsschaltung 30 ein An- Signal an die Auffang-Flipflop-Schaltung 31 ab. Nach Erhalt des An-Signals von der Temperaturerkennungsschaltung 30 gibt die Auffang-Flipflop-Schaltung 31 daraufhin ein An-Signal ab. Ein Ausgabeanschluß der Auffang-Flipflop-Schaltung 31 ist mit dem Gate eines Überhitzungsunterbrechungs-FET Q2 verbunden. Als Antwort auf das An-Signal, das von der Temperaturerkennungs schaltung 30 mittels der Auffang-Flipflop-Schaltung 31 abgegeben wird, wenn eine Überhitzung des Primär-FETs Q1 mittels der Tem peraturerkennungsschaltung 30 erkannt wird, wird der Überhit zungsunterbrechungs-FET Q2 angeschaltet, wodurch die Spannung, die dem Gate des Primär-FETs Q1 zugeführt wird, derart abfällt, daß der Primär-FET Q1 unterbrochen wird.

Der Sourceanschluß SA des ersten Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mittels des Ausgangsanschlusses B mit der Last L (d. h., der Primärspule 21) verbunden. Der Primär-FET Q1 des Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung führt der Last L (d. h., der Primärspule 21) Leistung zu.

Wie oben beschrieben, weist der erste Unterbrechungshalbleiter schalter QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung eine Über hitzungsselbstunterbrechungsfunktion zum derart wirkungsvollen Inaktivieren (Unterbrechen) des Primär-FETs Q1 auf, daß eine Zerstörung des Primär-FETs Q1 verhindert wird, die sonst durch Überhitzen in dem Fall hervorgerufen würde, daß der Primär-FET Q1 eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat oder insbesondere als Ergebnis des Flusses eines Überstroms, der durch einen Kurz schluß oder einen ähnlichen Ausfall hervorgerufen wird. Der Primär-FET Q1, der den ersten Unterbrechungshalbleiterschalter QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung darstellt, ist aus einem NMOSFET einer DMOS-Technik gebildet.

Der Drainanschluß DA des ersten Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mit einem Drainanschluß DB eines zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und einem Drainan schluß DC eines dritten Unterbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden. Ein Sourcean schluß SB des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mit einem Ausgangsan schluß E verbunden. Ein Sourceanschluß SC des dritten Unter brechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mit einem Ausgangsanschluß F verbunden. Der zweite Unterbrechungshalbleiterschalter QB zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung ist mit einem Steueranschluß GB vorgese hen. Der dritte Unterbrechungshalbleiterschalter QC zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung ist mit einem Steueranschluß GC versehen.

Der zweite Unterbrechungshalbleiterschalter QB zur Selbstunter brechung bei Überhitzung weist eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 auf. Der zweite Unterbrechungshalbleiterschalter QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist in seiner Konfiguration mit der des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, die in Fig. 3 gezeigt ist, identisch. Der Drainanschluß DB des zweiten Unterbrechungshalb leiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mit dem Drain eines Primär-FETs Q3 verbunden. Die Source des Primär-FETs Q3 ist mit dem Sourceanschluß SB verbunden. Das Gate des Primär-FETs Q3 ist mittels eines internen Widerstands RB (zum Beispiel der Größe 10 kÙ) mit dem Steueranschluß GB verbun den. Eine Temperaturerkennungsschaltung 40 ist zwischen dem Steueranschluß GB und dem Sourceanschluß SB angeordnet. Die Tem peraturerkennungsschaltung 40 dient zur Erkennung der Temperatur des Primär-FETs Q3 und ist mit einer Auffang-Flipflop-Schaltung 41 verbunden. Für den Fall, daß der Primär-FET Q3 eine vorbe stimmte oder höhere (d. h., eine anomale Temperatur) Temperatur als Resultat eines Stroms, der größer als ein vorbestimmter Wert ist, der durch den Primär-FET Q3 fließt, erreicht, gibt die Temperaturerkennungsschaltung 40 ein An-Signal an die Auffang- Flipflop-Schaltung 41 ab. Nach Erhalt des An-Signals, das von der Temperaturerkennungsschaltung 40 abgegeben wurde, gibt die Auffang-Flipflop-Schaltung 41 das An-Signal ihrerseits ab. Ein Ausgangsanschluß der Auffang-Flipflop-Schaltung 41 ist mit dem Gate eines Überhitzungsunterbrechungs-FET Q4 verbunden. Wenn eine Überhitzung des Primär-FETs Q3 durch die Temperaturerken nungsschaltung 40 erkannt wird, wird der Überhitzungsunterbre chungs-FET Q4 als Reaktion auf das An-Signal, das von der Tempe raturerkennungsschaltung 40 mittels der Auffang-Flipflop-Schal tung 41 abgegeben wurde, angeschaltet, wodurch die Spannung, die an dem Gate des Primär-FETs Q3 anliegt, derart abfällt, daß der Primär-FET Q3 unterbrochen wird.

Der Sourceanschluß SB des zweiten Unterbrechungshalbleiterschal ters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mittels des Ausgangsanschlusses E mit einem ersten Bezugswiderstand Rr1 ver bunden. Der verbleibende Anschluß des Bezugswiderstands Rr1 ist geerdet. Der Primär-FET Q3 und der erste Bezugswiderstand Rr1 stellen eine erste Bezugsschaltung dar. Die erste Bezugsschal tung ist parallel zwischen der Last L und dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung angeordnet.

Die erste Bezugsschaltung schaltet den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung an, wodurch ein Fluß eines elektrischen Stroms zu der Last L (d. h., der Primärspule 21) ermöglicht ist. Die erste Bezugsschaltung ruft eine konstante Spannung (d. h., eine Bezugs spannung) in der Source (d. h., dem Sourceanschluß SB) des Pri mär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung hervor. Die Bezugsspannung (d. h., eine Bezugsspannung) ist identisch mit der Spannung, die in der Source (d. h., dem Sourceanschluß SA) des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung in einem Zustand entsteht, in dem ein elektrischer Strom normal durch die Last L (die Primärspule 21) fließt. Eine konstante Spannung entsteht immer in der Source (d. h., dem Sourceanschluß SB) des Primär-FETs Q3 des zweiten Un terbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ohne Beachtung einer Veränderung des Zustands der Last L (d. h., der Primärspule 21), die mit dem Sourceanschluß SA des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung verbunden ist. Die Sourcespannung des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entspricht einer ersten Bezugsspannung. Für den Fall, daß ein Überstrom durch den Pri mär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung geflossen ist, wird die er ste Bezugsspannung mit der Sourcespannung, die in der Source (d. h., dem Sourceanschluß SA) des Primär-FETs Q1 entsteht, ver glichen, wodurch ein Fluß einer Überspannung durch die Last L (d. h., die Primärspule 21) erkannt wird.

Der zweite Unterbrechungshalbleiterschalter QB zur Selbstunter brechung bei Überhitzung weist eine Überhitzungsselbstunter brechungsfunktion zur wirkungsvollen Inaktivierung (Unterbre chung) des Primär-FETs Q3 dergestalt auf, daß eine Zerstörung des Primär-FETs Q3 verhindert wird, was sonst durch Überhitzen für den Fall verursacht würde, daß eine Überspannung durch den Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung auf Grund eines Kurz schlusses in dem ersten Bezugswiderstand Rr1, der mit der Source des Primär-FETs Q3 verbunden ist, fließt. Der Primär-FET Q3, der den zweiten Unterbrechungshalbleiterschalter QB zur Selbstunter brechung bei Überhitzung darstellt, ist aus einem NMOSFET nach der DMOS-Technik gebildet.

Der dritte Unterbrechungshalbleiterschalter QC zur Selbstunter brechung bei Überhitzung weist eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 auf. Der dritte Unterbrechungshalbleiterschalter QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist in seiner Konfiguration mit der des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, der in Fig. 3 gezeigt ist, identisch. Der Drainanschluß DC des dritten Unterbrechungshalb leiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mit dem Drain eines Primär-FETs Q5 verbunden. Die Source des Primär-FETs Q5 ist mit dem Sourceanschluß SC verbunden. Das Gate des Primär-FETs Q5 ist mitttels eines internen Widerstands RC (zum Beispiel einer Größe von 10 kÙ) mit dem Steueranschluß GC verbunden. Eine Temperaturerkennungsschaltung 50 ist zwischen dem Steueranschluß GC und dem Sourceanschluß SC angeordnet. Die Temperaturerkennungsschaltung 50 ist zur Erkennung der Tempera tur des Primär-FETs Q5 vorgesehen und ist mit einer Auffang- Flipflop-Schaltung 51 verbunden. Für den Fall, daß der Primär- FET Q5 eine vorbestimmte oder höhere (d. h., eine anomale Tempe ratur) Temperatur auf Grund eines Strom größer als ein vorbe stimmter Wert, der durch den Primär-FET Q5 fließt, erreicht, gibt die Temperaturerkennungsschaltung 50 ein An-Signal an die Auffang-Flipflop-Schaltung 51 ab. Nach Erhalt des An-Signals, das von der Temperaturerkennungsschaltung 50 abgegeben wird, gibt die Auffang-Flipflop-Schaltung ihrerseits ein An-Signal ab. Ein Ausgangsanschluß der Auffang-Flipflop-Schaltung 51 ist mit dem Gate eines Überhitzungsunterbrechungs-FET Q6 verbunden. Wenn eine Überhitzung des Primär-FETs Q5 mittels der Temperaturerken nungsschaltung 50 erkannt wird, wird der Überhitzungsunterbre chungs-FET Q6 als Reaktion auf das An-Signal, das von der Tempe raturerkennungsschaltung 50 mittels der Auffang-Flipflop-Schal tung 51 abgegeben wurde, angeschaltet, wodurch die Spannung, die an dem Gate des Primär-FETs Q5 anliegt, derart abfällt, daß der Primär-FET Q5 unterbrochen wird.

Der Sourceanschluß SC des dritten Unterbrechungshalbleiterschal ters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mittels des Ausgangsanschlusses F mit einem zweiten Bezugswiderstand Rr2 verbunden. Der verbleibende Anschluß des zweiten Bezugswider stands Rr2 ist geerdet. Der Primär-FET Q5 und der zweite Bezugs widerstand Rr2 bilden eine zweite Bezugsschaltung. Die zweite Bezugsschaltung ist parallel zwischen der Last L (der Primär spule 21) und dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalb leiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung an geordnet.

Die zweite Bezugsschaltung schaltet den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung an, wodurch ein Fluß eines elektrischen Stroms zu der Last L (d. h., der Primärspule 21) ermöglicht wird. Die zwei te Bezugsschaltung verursacht, daß eine konstante Spannung (d. h., eine Bezugsspannung) in der Source (d. h., dem Sourcean schluß SC) des Primär-FETs Q5 des dritten Unterbrechungshalblei terschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung auf tritt. Die Bezugsspannung ist identisch mit der Spannung, die in der Source (d. h., dem Sourceanschluß SA) des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung bei einem Zustand entsteht, in dem ein elektrischer Strom normal durch die Last L (die Primärspule 21) fließt. Eine konstante Sourcespannung entsteht immer in der Source (d. h., dem Sourceanschluß SC) des Primär-FETs Q5 des dritten Unterbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunter brechung bei Überhitzung ohne Beachtung einer Veränderung in dem Zustand der Last L (i. e. der Primärspule 21), die mit dem Sour ceanschluß SA des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden ist.

[0052] Die Sourcespannung des Primär-FETs Q5 des dritten Unter brechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entspricht einer zweiten Bezugsspannung. Für den Fall, daß kein Strom (für den Fall einer Unterbrechung in einer Last) oder ein Unterstrom durch die Last (d. h., die Primärspule 21) fließt, ohne Beachtung dessen, daß der Primär-FET Q1 des er sten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung angeschaltet ist und daß der Strom, der durch den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiter schalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung fließt, kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, wird die Source spannung des Primär-FETs Q1 mit der zweiten Bezugsspannung ver glichen, wodurch ein Fluß einer Unterspannung durch die Last L (d. h., die Primärspule 21) erkannt wird.

Der dritte Unterbrechungshalbleiterschalter QC zur Selbstunter brechung bei Überhitzung weist eine Überhitzungsselbstunterbre chungsfunktion zur wirkungsvollen Inaktivierung (Unterbrechung) des Primär-FETs Q5 dergestalt auf, daß eine Zerstörung des Pri mär-FETs Q5 verhindert wird, die sonst durch Überhitzen für den Fall verursacht würde, daß ein Überstrom durch den Primär-FET Q5 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstun terbrechung bei Überhitzung auf Grund eines Kurzschlusses in dem zweiten Bezugswiderstand Rr2, der mit der Source des Primär-FETs Q5 verbunden ist, fließt. Der Primär-FET Q5, der den dritten Un terbrechungshalbleiterschalter QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung bildet, ist aus einem NMOSFET nach einer DMOS-Tech nik gebildet.

Der Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, der Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstun terbrechung bei Überhitzung und der Primär-FET Q5 des dritten Unterbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung sind aus einer Mehrzahl von Transistoren gebildet. In Hinsicht auf die Anzahl von Transistoren, die den Primär-FET bilden, ist die Beziehung zwischen den Primär-FETs Q1, Q3 und Q5 folgendermaßen

Primär-FET Q1 < Primär-FET Q3

Primär-FET Q1 < Primär-FET Q5.

Spezifisch heißt dies, daß die Anzahl von Transistoren, die den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung bildet und die Anzahl von Transistoren, die den Primär-FET Q3 des zweiten Unterbre chungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung bilden, sind in einem Verhältnis von 1000 : 1 festgelegt. Ähnlich ist die Anzahl von Transistoren, die den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung bilden, und die Anzahl von Transisto ren, die den Primär-FET Q5 des dritten Unterbrechungshalbleiter schalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung bilden, in einem Verhältnis von 1000 : 1 festgelegt.

Der erste Bezugswiderstand Rr1 ist auf einen Wert festgelegt, der folgendes erfüllt: zum Beispiel, wenn ein Laststrom (d. h., ein Drainstrom) von 5A durch den Primär-FET Q1 des ersten Unter brechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung fließt, fließt ein Drainstrom von 5 mA durch den Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung. Eine Spannung, die gleich einer Spannung Vds über den Drain und die Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist, entsteht gleich zeitig über den Drain und die Source des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung.

Der erste Bezugswiderstand Rr1 und der zweite Bezugswiderstand Rr2 sind ferner auf Werte festgelegt, die folgendes erfüllen: Wenn z. B. ein Laststrom (d. h., ein Drainstrom) von 5A durch den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung fließt, fließt ein Drainstrom von 5 mA durch den Primär-FET Q5 des dritten Unterbre chungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung. Eine Spannung, die einer Spannung Vds über den Drain und die Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalb leiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung gleicht, entsteht gleichzeitig über den Drain und die Source des Primär-FETs Q5 des dritten Unterbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung.

Folglich stimmt, solange die Last L (d. h., die Primärspule 21), die mit dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiter schalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden ist, normal ist, eine Spannung über dem Gate und der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung mit einer Spannung über dem Gate und der Source des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbre hungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhit zung überein. Solange die Last L (d. h., die Primärspule 21), die mit dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden ist, normal ist, stimmt eine Spannung über dem Gate und der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung mit einer Spannung über dem Gate und der Source des Primär-FETs Q5 des dritten Un erbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung überein.

Das Gate des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiter schalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, das Gate des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und das Gate des Pri mär-FETs Q5 des dritten Unterbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung sind mittels der Widerstände R7 und R8 mit der Treiberschaltung 2 verbunden. Der Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung, der Primär-FET Q3 des zweiten Un terbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und der Primär-FET Q5 des dritten Unterbrechungs halbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung werden gleichzeitig als Reaktion auf eine Gatesignalausgabe der Treiberschaltung 2 aktiviert oder inaktiviert.

Die Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalblei terschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mit der Anode einer Zenerdiode ZD1 verbunden. Die Kathode der Zener diode ZD1 ist mit einem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R7 und dem Widerstand R8 verbunden. Die Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung ist auch mit einem positiven Eingangs anschluß eines Vergleichers CMP1 und mittels des Widerstands R5 mit einem negativen Eingangsanschluß eines Vergleichers CMP2 verbunden.

Der Vergleicher CMP1 vergleicht eine Spannung, die in der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entsteht, mit einer Spannung, die in der Source des Primär-FETs Q3 des zweiten Un terbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entsteht, um dadurch einen Fluß einer Überspannung durch die Last L (d. h., die Primärspule 21), die mit dem Primär- FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden ist, zu erkennen. Spezifisch ausgedrückt: Die Sourcespannung (d. h., das Potential des Sourceanschlusses SA) des Primär-FETs Q1 des ersten Unter brechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung wird mit der Sourcespannung (d. h., dem Potential des Sourceanschlusses SB) des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbre chungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung verglichen. Solange der Unterschied zwischen der Source spannungen kleiner bleibt als ein Überstrombestimmungswert (d. h., solange die Sourcespannung des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung höher ist als die Sourcespannung des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstun terbrechung bei Überhitzung), gibt der Vergleicher CMP1 ein Hochniveau-Signal ab. Falls der Unterschied höher als der Über strombestimmungswert wird (d. h., wenn die Sourcespannung des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung kleiner wird als die Sourcespannung des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungs halbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung), gibt der Vergleicher CMP1 eine umgekehrtes Signal (d. h., eine Niedrig-Niveau-Signal) ab, wodurch ein Fluß eines Überstroms bestimmt wird.

Der Vergleicher CMP2 vergleicht eine Spannung, die in der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entsteht, mit einer Spannung, die in der Source des Primär-FETs Q5 des dritten Un terbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entsteht, wodurch bestimmt wird, ob ein vorbestimm ter Wert des elektrischen Stroms durch den Primär-FET Q1 des er sten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung fließt oder nicht. Spezieller ausgedrückt: Die Sourcespannung (d. h., das Potential des Sourceanschlusses SA) des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung wird mit der Sourcespannung (d. h., dem Potential des Sourceanschlusses SC) des Primär-FETs Q5 des dritten Unterbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verglichen. Solange der Unterschied zwischen den Sourcespannungen kleiner als ein Unterstrombestimmungswert bleibt (d. h., wenn die Sourcespannung des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung kleiner als die Sour cespannung des Primär-FETs Q5 des dritten Unterbrechungshalblei terschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist), gibt der Vergleicher CMP2 ein Hoch-Niveau-Signal ab. Wenn der Unterschied größer als der Unterstrombestimmungswert wird (d. h., wenn die Sourcespannung des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbre chungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung größer als die Sourcespannung des Primär-FETs Q5 des dritten Unterbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunter brechung bei Überhitzung wird) gibt der Vergleicher CMP2 eine umgekehrtes Signal (d. h., ein Niedrig-Niveau-Signal) ab, wodurch ein Fluß eines Unterstroms bestimmt wird.

Die Source des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalblei terschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ist mit tels eines Widerstands R6 mit einem negativen Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 verbunden.

Ferner ist die Source des Primär-FETs Q5 des dritten Unterbre chungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung ist mit einem positiven Eingangsanschluß des Verglei chers CMP2 verbunden.

Der Eingangsanschluß A der Stromversorgungssteuerung 1 ist mit dem Emitter eines PNP-Transistors Tr1 verbunden. Der Kollektor des PNP-Transistors Tr1 ist mit einer Reihenschaltung, die die Widerstände R1, R3 und R2 umfaßt, verbunden. Der verbleibende Anschluß des Widerstands R2 ist geerdet. Der positive Eingangs anschluß des Vergleichers CMP1 ist mittels einer Diode D1 mit einem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R3 verbunden. Der negative Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 ist mittels einer Diode D2 mit einem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R2 und dem Widerstand R3 verbunden. Folglich wird eine Spannung, die auf Grund einer Teilung der Sourcespannung, die von der Batterie VB zugeführt wird, in einem Verhältnis der Spannungsteilung zwischen dem Widerstand des Widerstands R1 und des gesamten Widerstands des Widerstands R2 und des Widerstands R3 erzielt wird, dem positiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 zugeführt. Ferner wird eine Spannung, die auf Grund einer Teilung der Sourcespannung, die von der Batterie VB zugeführt wird, in einem Verhältnis der Spannungsteilung zwischen dem Wi derstand des Widerstands R2 und des kombinierten Widerstands des Widerstands R1 und des Widerstands R3 erzielt wird, dem negati ven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 zugeführt.

Der PNP-Transistor Tr1, die Widerstände R1, R2 und R3 und die Dioden D1 und D2 bilden eine Rückstellschaltung, die den Primär- FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung in einen An-Zustand zurück stellt, nachdem der Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungs halbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung auf Grund einer Anomalie, wie zum Beispiel eines Kurzschlusses, ausgeschaltet wurde. Die Rückstellschaltung umfaßt insbesondere den PNP-Transistor Tr1, dessen Emitter mit dem Eingangsanschluß A, der mit der Batterie VB verbunden ist, verbunden ist, und dessen Basis mittels des Widerstands R10 mit dem Eingangsan schluß C, der mit dem Schalter SW1 verbunden ist, verbunden ist, die Widerstände R1, R2 und R3, die in Reihe zwischen dem Kollek tor des PNP-Transistors Tr1 und der Erdung verbunden sind, die Diode D1, die einen Stromfluß durch den Widerstand R1 zu dem po sitiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 ermöglicht, und die Diode D2, die einen Stromfluß durch die Widerstände R1 und R3 zu dem negativen Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 er möglicht. Der Widerstandswert des Widerstands R1 ist derart festgelegt, daß das Potential V1 des Knotenpunkts zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R3 in etwa 60% bis 80% der Spannung der Batterie VB entspricht, wenn der PNP-Transistor Tr1 durch Betätigen des Schalters SW1 angeschaltet ist, und derart, daß das Potential des Sourceanschlusses SA größer als eine Span nung V3 (das Potential der Diode D1) wird, die durch einen Ab fall des Potentials, der durch den Widerstand R5 verursacht wird, verringert wird.

Die Anode der Diode D3 ist mittels eines Widerstands R9 mit dem positiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 verbunden. Ein Gatesignalausgabeanschluß der Treiberschaltung 2 ist mit der Ka thode der Diode D3 verbunden.

Der Ausgabeanschluß des Vergleichers CMP1 ist mit der Treiber schaltung 2 verbunden. Das Ergebnis der Bestimmung, die mittels des Vergleichers CMP1 ausgeführt wurde, wird an die Treiber schaltung 2 abgegeben. Eine Spannung VP (z. B. VP = VB + 5 V), die mittels der Ladepumpschaltung 3 verstärkt wird, wird der Trei berschaltung 2 zugeführt. Wenn die Treiberschaltung 2 eine Hoch- Niveau-Signalausgabe von dem Vergleicher CMP1 und eine An-Si gnalausgabe von dem Schalter SW1 auf Grund einer Betätigung des Schalters SW1 empfängt, wird ein sourceseitiger Transistor 2a der Treiberschaltung 2 angeschaltet, wobei ein drainseitiger Transistor 2b der Treiberschaltung 2 ausgeschaltet wird. Ein An triebssignal der Spannung VP wird als Ergebnis an das Gate des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung mittels der Widerstände R7 und R8 abgegeben, wodurch der FET Q1 des ersten Unterbre chungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung aktiviert wird. Solange das Hoch-Niveau-Signal an die Treiberschaltung 2 von dem Vergleicher CMP1 (es sei denn, ein Niedrig-Niveau-Signal wird abgegeben) abgegeben wird, gibt die Treiberschaltung 2 das An-Signal an das Gate des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung ab. Wenn der Vergleicher CMP1 eine Aus gabe umkehrt und ein Niedrig-Niveau-Signal abgibt, wird der sourceseitige Transistor 2a der Treiberschaltung 2 ausgeschal tet, wodurch der drainseitige Transistor 2b aktiviert wird. Wenn das Niedrig-Niveau-Signal von der Treiberschaltung 2 abgegeben wird, wird ein Aus-Signal an das Gate des Primär-FETs Q1 des er sten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung abgegeben, wodurch der Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung inaktiviert wird.

Der Ausgangsanschluß des Vergleichers CMP2 ist mit einem Aus gangsanschluß G verbunden, mit dem ein externes Gerät verbunden werden soll. Das Ergebnis der Bestimmung, die mittels des Ver gleichers CMP2 durchgeführt wird, wird von einer Schaltung be nutzt, die mit dem Ausgangsanschluß G verbunden ist.

Wenn der Schalter SW1 bei Inbetriebnahme angeschaltet wird, wird der PNP-Transistor Tr1 angeschaltet, so daß eine Spannung (z. B. 60% bis 80% der Sourcespannung), die mittels Teilung der Sour cespannung VB (d. h., 12 Volt) in einem Verhältnis der Wider standswerte des Widerstands R1 zu dem gesamten Widerstand (des Widerstands R2 und des Widerstands R3) bestimmt wird, dem posi tiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 zugeführt wird. Ferner wird ein Spannungswert (z. B. 20% bis 40% der Source spannung), der mittels der Teilung der Sourcespannung in einem Verhältnis des gesamten Widerstandswert aus dem Widerstand R1 und dem Widerstands R3 zu dem Widerstandswert des Widerstands R2 bestimmt wird, dem negativen Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 zugeführt. Ein Widerstand, der einen niedrigen Widerstand aufweist, wird für den Widerstand R3 verwendet. Ein geringfügi ger Unterschied besteht zwischen dem Widerstandswert des Wider stands R1 und dem gesamten Widerstand (des Widerstands R2 und des Widerstands R3).

Als Ergebnis der Aktivierung des Schalters SW1 und des PNP-Tran sistors Tr1 wird die Spannung, die durch die Teilung der Source spannung VB (d. h. 12 Volt) in einem Verhältnis des Widerstands des Widerstands R1 zu dem gesamten Widerstand (der Widerstände R2 und R3) bestimmt wird, sowohl dem positiven Eingangsanschluß als auch dem negativen Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 zugeführt. Da die Spannung, die dem positiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 zugeführt wird, höher ist als die Span nung, die dessen negativen Eingangsanschluß zugeführt wird, wird ein Hoch-Niveau-Signal von dem Vergleicher CMP1 abgegeben, wo durch die Treiberschaltung 2 aktiviert wird. Die Treiberschal tung 2 gibt folglich ein Hoch-Niveau-Gateantreibsignal ab. Das Hoch-Niveau-Antreibsignal wird dem Gate des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung zugeführt, wodurch der Primär-FET Q1 akti viert wird. Das Hoch-Niveau-Gateantreibsignal aktiviert gleich zeitig den Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiter schalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und den Primär-FET Q5 des dritten Unterbrechungshalbleiterschalters QC zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung.

Für den Fall eines stromlosen Kurzschlusses, der in der Last L (d. h., der Primärspule 21) entsteht, wird die Spannung Vds über der Source und dem Drain des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbre chungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung höher (die Spannung über dem Drain und der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung steigt an) und verbleibt stabil bei einer Spannung, die mittels des An-Widerstands des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und des Kurzschlußstroms bestimmt wird. Der erste Bezugswiderstand Rr1 ist derart festge legt, daß die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, höher als die Sourcespannung ist, die dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschal ters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, unterstellt, daß beide FETs Q1 und Q3 kontinuierlich in einem An-Zustand und normal verbleiben. Die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, wird daher kleiner als die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunter brechung bei Überhitzung zugeführt wird. Wenn der Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung normalerweise sich in einem An-Zustand befindet, beträgt die Spannung Vds über der Source und dem Drain des Primär-FETs Q1 ungefähr 0,5 Volt. Die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, und die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbre chungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung zugeführt wird, sind aus diesem Grund höher (näher zu der Sourcespannung) als die Spannung (nachfolgend als "Teil spannung" bezeichnet), die mittels der Teilung der Sourcespan nung in einem Verhältnis der Widerstandswerte des Widerstands R1 zu dem gesamten Widerstand der Widerstände R2 und R3 bestimmt wird. Die Teilspannung wird mittels der Dioden D1 und D2 abge schnitten und wird unrelevant für den positiven und den negati ven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1. Insbesondere heißt dies, daß die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, direkt in den positiven Eingangs anschluß des Vergleichers CMP1 eintritt und die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschal ters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, direkt in den negativen Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 eintritt.

Eine Reihenschaltung, die den Widerstand R9 und eine Diode D3 umfaßt, ist mit dem positiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 verbunden. Die Kathode der Diode D3 ist mit einem Gatesi gnalausgabeanschluß verbunden. Wenn die Kabel normal verbleiben, wird das Gate des FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiter schalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung angeschal tet. Die Kathode der Diode D3 verbleibt dementsprechend auf einer beträchtig hohen Spannung. Ein elektrischer Strom wird daher mittels der Diode D3 abgeschnitten, so daß kein Strom durch die Reihenschaltung, die den Widerstand R9 und die Diode D3 umfaßt, fließt. Ferner fließt kein Strom durch die Wider stände R5 und R6. Die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung zugeführt wird, tritt direkt in den positiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 ein. Die Sour cespannung, die dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungs halbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, tritt direkt in den negativen Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 ein. Der erste Bezugswiderstand Rr1 ist derart festgelegt, daß die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunter brechung bei Überhitzung zugeführt wird, höher ist als die Sour cespannung, die dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungs halbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, wenn die Kabel normal verbleiben (d. h., kein stromloser Kurzschluß in den Kabeln entsteht). Der Vergleicher CMP1 gibt daher ein Hoch-Niveau-Signal ab.

Für den Fall, daß ein Kurzschluß in einer Strecke zwischen der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiter schalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und der Last L (d. h., der Primärspule 21) entsteht, fließt ein hoher Strom durch den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalblei terschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung. Der hohe Strom fließt durch den An-Widerstand des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung, wodurch ein Anstieg eines Potentialunter schieds zwischen dem Drain und der Source des Primär-FETs Q1 entsteht. Im Gegensatz dazu wird der Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung mittels des ersten Bezugswiderstands Rr1 konstant gehalten und verbleibt daher unverändert. Die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zugeführt wird, wird daher kleiner als die Sourcespannung, die dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstun terbrechung bei Überhitzung zugeführt wird. Der Vergleicher CMP1 kehrt dann seine Ausgabe um und gibt ein Niedrig-Niveau-Signal ab, um dadurch den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalb leiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung zu unterbrechen.

Wenn der Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung unterbrochen wird, wird der sourceseitige Transistor 2a der Treiberschaltung 2 inaktiviert und der drainseitige Transistor 2b aktiviert. Die Kathode der Reihenschaltung, die den Widerstand R9 und die Diode D3 umfaßt, ist dadurch geerdet. Ein elektrischer Strom fließt durch die Reihenschaltung. Der elektrische Strom fließt nachei nander von der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbre chungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung zum Widerstand R5, dem Widerstand R9 und zur Diode D3 und zur Erde. Da der elektrische Strom durch den Widerstand R5 fließt, wird ein Potentialabfall durch den Widerstand R5 ver ursacht. Die Spannung, die an dem positiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 anliegt, ist folglich um einen Wert, der dem Spannungsabfall über den Widerstand R5 entspricht, kleiner als die Sourcespannung, die an dem Primär-FET Q1 des ersten Unter brechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung anliegt. Dieses Phänomen wird Hysterese genannt.

Wenn die Sourcespannung, die an dem Primär-FET Q1 des ersten Un terbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung anliegt, einmal kleiner wird als die Sourcespannung, die an dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiter schalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung anliegt, kehrt der Vergleicher CMP1 seine Ausgabe um und gibt ein Nie drig-Niveau-Signal ab, wodurch die Treiberschaltung 2 inakti viert wird. Wenn die Treiberschaltung 2 inaktiviert wird, wird der sourceseitige Transistor 2a der Treiberschaltung 2 inakti viert und der drainseitige Transistor 2b derselben wird akti viert. Ein elektrischer Strom fließt dadurch durch die Reihen schaltung, die den Widerstand R9 und die Diode D3 umfaßt, so daß die Spannung, die an dem positiven Eingangsanschluß des Verglei chers CMP1 anliegt, kleiner wird als die Sourcespannung, die wirklich an der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbre chungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung anliegt. Sogar wenn die Sourcespannung, die an der Sour ce des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschal ters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung anliegt, gering fügig höher wird und schwankt, verbleibt dementsprechend der Vergleicher CMP1 stabil in einem Aus-Zustand. Der Widerstand R9 und die Diode D3 bilden, kurz ausgedrückt, eine Hystereseschal tung.

Die Treiberschaltung 2 wird in diesem Zustand abgeschaltet und der Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und der Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstun terbrechung bei Überhitzung werden in einen Aus-Zustand über führt. Zunächst steigen die Spannung über der Source und dem Drain des Primär-FETs Q1 und die Spannung über der Source und dem Drain des Primär-FETs Q3 allmählich an. In Übereinstimmung mit einem solchen Anstieg in der Source und dem Drain des Pri mär-FETs Q1, als auch einem Anstieg in der Source und dem Drain des Primär-FETs Q3, werden wieder Ladungen in dem Gate hervor gerufen. Eine richtige Spannung über dem Gate und der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und eine richtige Span nung über dem Gate und der Source des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung steigen an, wodurch ein elektrischer Strom zeitwei lig ansteigt.

Die Größe des Anstiegs der richtigen Spannung über dem Gate und der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalblei terschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und der richtigen Spannung über dem Gate und der Source des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung ist jedoch endlich. Die Spannungen erreichen daher maximale Werte und können, nachdem sie die Sour cespannung (12 Volt) geringfügig überstiegen haben, nicht weiter ansteigen. Die Ladungen in dem Gate des Primär-FETs Q1 des er sten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung und die Ladungen in dem Gate des Primär- FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung werden mittels einer Entla dungsschaltung, die in dem Gate des FETs Q1 und des FETs Q3 ge bildet sind, fortschreitend stärker. Die Gatespannungen des FETs Q1 und des FETs Q3 werden dadurch kleiner als die Sourcespannung des FETs Q1 und des FETs Q3. Aus diesen Gründen werden der elek trische Strom, der durch den Primär-FET Q1 des ersten Unterbre chungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung fließt, und der elektrische Strom, der durch den Primär- FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung fließt, vermindert. Die Spannung über der Source und dem Drain des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung und die Spannung über der Source und dem Drain des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiter schalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung steigen gleichzeitig an.

Da ein Abfall des elektrischen Stroms, der durch den Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstun terbrechung bei Überhitzung fließt, vorhanden ist, nähert sich, wie oben genannt, der sourceseitige Transistor des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung dem Erdungspotential an. Die Sour cespannung, die an dem Primär-FET Q1 des ersten Unterbrechungs halbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung anliegt, und die Sourcespannung, die an dem Primär-FET Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunter brechung bei Überhitzung anliegt, werden dadurch kleiner als die Spannung, die mittels der Teilung der Sourcespannung in dem Ver hältnis des Widerstandswertes des Widerstands R1 zu dem gesamten Widerstandswert der Widerstände R2 und R3 bestimmt wird. Kein Signal kann folglich an den positiven Eingangsanschluß des Ver gleichers CMP1 von der Source des Primär-FETs Q1 des ersten Un terbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung abgegeben werden. Ferner kann kein Signal an den negativen Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 von der Source des Primär-FETs Q3 des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters QB zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung abgegeben werden.

In diesem Zustand liegen die Teilspannungen an dem positiven und negativen Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 an. Die Teil spannung, die an dem positiven Eingangsanschluß des Vergleichers CMP1 anliegt, ist nur um einen Wert, der dem Spannungsabfall, der durch den Widerstand R3 hervorgerufen wird, entspricht, hö her als die Teilspannung, die an dem negativen Eingangsanschluß desselben anliegt. Der Vergleicher CMP1 kehrt seine Ausgabe um und ruft fehlerfrei ein Hoch-Niveau-Signal hervor. Wenn das Hoch-Niveau-Signal von dem Vergleicher CMP1 abgegeben wird, wird die Treiberschaltung 2 wieder aktiviert, wodurch ein Gatesignal an das Gate des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalblei terschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung abgege ben und wodurch der Primär-FET Q1 aktiviert wird. Der elektri sche Strom fließt dann durch die Last L. Solche Operationen wer den wiederholt durchgeführt.

Eine AN/AUS Zählerschaltung 4 wird aktiv, wenn die Sourcespan nung des Primär-FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiter schalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung (um 5 Volt) höher ist als das Erdungspotential, während das Gate des Primär- FETs Q1 des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters QA zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung und die Treiberschaltung 2 ausgeschaltet sind, d. h., während der drainseitige Transistor 2b der Treiberschaltung 2 aktiv ist. Die AN/AUS Zählerschaltung 4 verwendet insbesondere eine CR-Integrierschaltung. Ein Kondensa tor C1 gehört zur CR-Integrierschaltung.

Bei dem Gleichstromwandler, der den vorangehend beschriebenen Aufbau aufweist, fließt, wenn die Stromversorgungssteuerung 1 und der MOSFET 14 gleichzeitig angeschaltet werden, während die MOSFET-Leistungstransistoren 12 und 13 inaktiv verbleiben, ein Gleichstrom mittels der Stromversorgungssteuerung 1 von der Batterie VB zu der Primärspule 21 in einer Richtung, die durch den Pfeil C gekennzeichnet ist, durch. Der Gleichstrom fließt weiter mittels der Source und dem Drain des MOSFET 14 zur Er dung. Auf Grund der Aktivierung der Stromversorgungssteuerung 1 und des MOSFET 14 wird eine Wechselspannungshalbwelle (z. B., eine positive Halbwelle) hervorgerufen. Ein Gleichstrom (d. h., ein Halbwelle, z. B., eine positive Halbwelle) entsteht gleich zeitig in der Sekundärspule 22 und die Spannung des Stroms wird um einen Wert, der durch das Wicklungsverhältnis bestimmt ist, verstärkt.

Nachdem die Stromversorgungssteuerung 1 und der MOSFET 14 für einen bestimmten Zeitraum aktiviert waren, werden sie inakti viert. Die MOSFET-Leistungstransistoren 12 und 13 werden zu die sem Zeitpunkt gleichzeitig durch die Verwendung der Gatesignal ausgabe der jeweiligen Treiberschaltung 17 und 19 aktiviert. Wenn die MOSFET-Leistungstransistoren 12 und 13 aktiviert sind, fließt ein Gleichstrom von der Batterie VB und mittels der Sour ce und dem Drain des MOSFET-Leistungstransistors 13 in die Pri märspule 21 in einer Richtung, die durch den Pfeil D (in entge gengesetzter Richtung zu der, in der ein Gleichstrom fließt, wenn die Stromversorgungssteuerung 1 und der MOSFET 14 aktiviert sind). Der Gleichstrom fließt schließlich mittels des Drains und der Source des MOSFET 12 zur Erdung. Durch die Aktivierung der MOSFET-Leistungstransistoren 12 und 13 fließt ein Gleichstrom in entgegengesetzter Richtung, zu der, in der ein Gleichstrom fließt, wenn die Stromversorgungssteuerung 1 und der MOSFET 14 aktiviert sind, wodurch ein Gleichstrom in der Sekundärspule 22 hervorgerufen wird, dessen verringerte Spannung mittels eines Wicklungsverhältnis (d. h., die verbleibende Halbwelle, z. B. eine negative Halbwelle) bestimmt wird. Durch die kontinuierliche Erzeugung der zwei Halbwellentypen wird ein Gleichstrom in einen Wechselstrom transformiert.

Nachdem die MOSFET-Leistungstransistoren 12 und 13 für einen be stimmten Zeitraum aktiviert waren, werden die Stromversorgungs steuerung 1 und der MOSFET 14 für einen weiteren bestimmten Zeitraum angeschaltet. Die Aktivierung und Inaktivierung der Stromversorgungssteuerung 1 und des MOSFETs 14 und die Akti vierung und Inaktivierung der MOSFET-Leistungstransistoren 12 und 13 werden daher abwechselnd ausgeführt, wodurch ein Wechsel strom in der Sekundärspule 22 entsteht, der eine niedrigere Spannung aufweist, ermöglicht wird. Der Wechselstrom, der in der Sekundärspule 22 hervorgerufen wird, unterliegt der Halbwellen gleichrichtung (d. h., der Gleichrichtung der positiven Halbwel len) mittels der Halbwellengleichrichtungsschaltung 23. Die der art gleichgerichteten Halbwellen werden mittels der Glättungs schaltung 24 geglättet, wodurch eine Gleichspannung abgezweigt wird, die eine vorbestimmte und verringerte Spannung aufweist.

Für den Fall, bei dem eine Anomalie, wie zum Beispiel ein Kurz schluß, der in einer sekundär Schaltung entsteht, erkannt wird, fließt ein großer Strom durch die Schaltung der Stromversor gungssteuerung 1. Hierdurch kann ein Auftreten einer Anomalie mittels eines großen Stroms, der durch die Schaltung der Strom versorgungssteuerung 1 fließt, erkannt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Schaltung gegen einen hohen Strom, der sonst durch einen Kurzschluß oder einen ähnli chen Fehler entsteht, ohne die Verwendung einer Sicherung ge schützt werden. Sogar wenn eine Schaltung gegen einen hohen Strom zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses geschützt ist, erfordert die Reaktivierung der Schaltung keine Wartung. Der Durchmesser einen Kabelstranges ist verringert, wodurch das Gewicht des Ka belstranges verringert wird.

Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Schaltung gegen einen hohen Strom, der sonst durch einen Kurzschluß oder einen ähnli chen Fehler hervorgerufen wird, ohne die Verwendung einer Siche rung geschützt werden. Sogar wenn eine Schaltung gegen einen ho hen Strom zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses geschützt ist, er fordert die Reaktivierung der Schaltung keine Wartung. Der Durchmesser eines Kabelstranges ist verringert, wodurch das Ge wicht des Kabelstranges verringert ist. Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung nicht die Erkennung eines vollständigen Kurzschlusses (d. h., eines spannungslosen Kurzschlusses), aber erleichtert die Erkennung eines unvollständigen Kurzschlusses (d. h., eines seltenen Kurzschlusses).

Bei der vorliegenden Erfindung kann eine Schaltung gegen einen hohen Strom, der sonst durch einen Kurzschluß oder einen ähnli chen Fehler hervorgerufen wird, ohne die Verwendung einer Siche rung geschützt werden. Sogar wenn eine Schaltung gegen einen hohen Strom zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses geschützt ist, er fordert die Reaktivierung der Schaltung keine Wartung. Der Durchmesser eines Kabelstranges ist verringert, wodurch das Ge wicht des Kabelstranges verringert ist. Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung die Bestimmung, ob der Fluß eines hohen Strom auf einen vollständigen Kurzschluß (d. h., einen toten Kurzschluß) oder einen anderen zeitweiligen Grund zurückzuführen ist.

Claims

1. Sicherungsloser Gleichstromwandler umfassend
eine Lastschaltung, die einen ersten Unterbrechungshalblei terschalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, der in Reihe zwischen einer Gleichstromversorgung und einer Last (L) geschaltet ist, aufweist,
eine Bezugsschaltung, die einen zweiten Unterbrechungs halbleiterschalter (QB) zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung, der parallel zu dem ersten Unterbrechungshalblei terschalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung geschaltet ist, und ein Bezugsregister, dessen eines Ende mit der Source des zweiten Unterbrechungshalbleiterschal ters (QB) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung verbunden ist und dessen anderes Ende geerdet ist, aufweist, wobei die Bezugsschaltung die gleiche Spannung, wie die, die über dem Drain und der Source des zweiten Unterbrechungshalblei terschalters (QB) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung entsteht, wenn ein konstanter Laststrom durch den ersten Unterbrechungshalbleiterschalter (QA) zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung fließt, über dem Drain und der Source des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters (QB) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung hervorruft,
eine Vergleicherschaltung, die die Sourcespannung des er sten Unterbrechungshalbleiterschalters (QA) zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung mit einer Bezugsspannung, die an der Source des zweiten Unterbrechungshalbleiterschalters (QB) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung anliegt, ver gleicht, und
eine Stromversorgungssteuerung (1) zur Inaktivierung des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters (QA) zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung, wenn diese auf Grund des Ergebnisses eines Vergleiches mittels der Vergleicherschal tung feststellt, daß durch den ersten Unterbrechungshalb leiterschalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung ein Strom, der höher ist als ein vorbestimmter Wert, fließt,
wobei zur Steuerung der Aktivierung oder Inaktivierung des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters (QA) zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung mittels eines vorbestimmten Arbeitszykluses unter vorbestimmten Zuständen, zur Bestim mung eines Auftretens eines anomalen Zustands in der Last schaltung, wenn die Aktivierung und Inaktivierung des er sten Unterbrechungshalbleiterschalters (QA) zur Selbst unterbrechung bei Überhitzung für einen vorbestimmten Zeit raum angedauert hat, der erste Unterbrechungshalbleiter schalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung un terbrochen wird, so daß die Stromzuführung zur Last (L) unterbrochen wird.

2. Sicherungsloser Gleichstromwandler gemäß Anspruch 1, wobei die vorbestimmten Zustände durch die Bedingungen de finiert werden, daß der erste Unterbrechungshalbleiter schalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung aus dem An-Zustand inaktiviert wird, wenn die Spannung über dem Drain und der Source des ersten Unterbrechungshalbleiter schalters (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung kleiner wird als eine Schwellenspannung, die auf 60% bis 80% der Sourcespannung festgelegt ist, und wenn die Sour cespannung des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung größer wird als die Sourcespannung des zweiten Unterbrechungshalblei terschalters (QB) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung, und wobei der erste Unterbrechungshalbleiterschalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung aus dem Aus-Zustand aktiviert wird, wenn die Spannung über dem Drain und der Source des ersten Unterbrechungshalbleiterschalters (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung größer wird als ei ne Schwellenspannung, die auf 60% bis 80% der Sourcespan nung festgelegt ist.

3. Sicherungsloser Gleichstromwandler gemäß Anspruch 1, wobei die Stromversorgungssteuerung (1) eine wirkungsvolle Treiberschaltung (2) umfaßt, die den ersten Unterbrechungs halbleiterschalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung durch Beaufschlagung der Vergleicherschaltung mit einer Teilspannung aktiviert, die durch die Teilung der Sourcespannung erzielt wird, wenn ein Potentialunterschied über dem Drain und der Source des ersten Unterbrechungs halbleiterschalters (QA) zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung, der durch einen internen Widerstand des ersten Un terbrechungshalbleiterschalters (QA) zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung erhöht wird, einen vorbestimmten Spannungsunterschied erreicht, nachdem der erste Unterbre chungshalbleiterschalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung auf Grund eines Ausgabesignals der Vergleicher schaltung nach Auftreten eines anomalen Zustands in der Lastschaltung inaktiviert wird.

4. Sicherungsloser Gleichstromwandler gemäß Anspruch 2, wobei die Stromversorgungssteuerung (1) eine wirkungsvolle Treiberschaltung (2) umfaßt, die den ersten Unterbrechungs halbleiterschalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung durch Beaufschlagung der Vergleicherschaltung mit einer Teilspannung aktiviert, die durch die Teilung der Sourcespannung erzielt wird, wenn ein Potentialunterschied über dem Drain und der Source des ersten Unterbrechungs halbleiterschalters (QA) zur Selbstunterbrechung bei Über hitzung, der durch einen internen Widerstand des ersten Un terbrechungshalbleiterschalters (QA) zur Selbstunterbre chung bei Überhitzung erhöht wird, einen vorbestimmten Spannungsunterschied erreicht, nachdem der erste Unterbre chungshalbleiterschalter (QA) zur Selbstunterbrechung bei Überhitzung auf Grund eines Ausgabesignals der Vergleicher schaltung nach Auftreten eines anomalen Zustands in der Lastschaltung inaktiviert wird.