DE102004061326A1

DE102004061326A1 - Integrierte Schaltung

Info

Publication number: DE102004061326A1
Application number: DE102004061326A
Authority: DE
Inventors: Ikuo Fukami
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: US20050168264A1; DE102004061326B4; US7129759B2; JP2005223399A; JP4401183B2

Abstract

Eine Leistungs-IC hat einen Ausgangstransistor M0, der einen Strom steuert, welcher in eine L-Last fließt, eine dynamische Klemmschaltung, die eine Überspannung klemmt, und eine Klemmsteuerschaltung, die den Betrieb der dynamischen Klemmschaltung steuert. Die Klemmsteuerschaltung aktiviert die dynamische Klemmschaltung, die normalerweise inaktiv ist, bei Detektieren einer Gegen-EMF durch die L-Last.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft integrierte Schaltungen und insbesondere eine integrierte Schaltung mit einer Überspannungsschutzschaltung für einen Ausgangs-MOS-Transistor.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine integrierte Leistungsschaltung (IC), die auch als Leistungshalbleiter bezeichnet wird, wird in Fahrzeugen und Elektro-Heimgeräten verwendet, um eine Spannung und einen Strom zu steuern. Die Miniaturisierung der Leistungs-IC ist erforderlich.
Beispielsweise hat ein Fahrzeug eine Betätigungseinrichtung, die ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung für die Benzinsteuerung oder die Übertragungssteuerung umwandelt. Für die Steuerung des Ein/Ausschaltens des Stromes, welcher in die Betätigungseinrichtung fließt, wird eine Leistungs-IC verwendet.

9 zeigt ein übliches Bordnetz. Ein Beispiel ist in "CAR ELECTRONICS AND RELIABILITY ENHANCEMENT OF IN-VEHICLE ELECTRONIC PARTS AND DE-VICES", erste Edition, Technical Institution Institute Co., Ltd., 31. Juli 1989, Seite 31 (2) beschrieben. Das Bordnetz hat eine Leistungs-IC 91, ein Betätigungselement 92, einen Zündschalter 93, eine Batterie 94, eine Lichtmaschine 96, eine Feldspule 97 und einen Regler 98. Die Lichtmaschine 96 ist über einen Batterieanschluss 95 an eine Batterie 94 angeschlossen. Wenn ein Benutzer beispielsweise den Zündschalter 93 dreht, werden die Batterie 94, die Feldspule 97 und die Leistungs-IC 91 so geschaltet, dass die Batterie 94 die Leistungs-IC 91 mit einer Energieversorgungsspannung speist und die Lichtmaschine 96 damit beginnt, elektrische Energie zu erzeugen.

Die Leistungs-IC 91 wird durch einen Mikrocomputer (nicht dargestellt) ein- oder ausgeschaltet, wodurch der Strom, welcher in das Betätigungselement 92 fließt, gesteuert wird. Das Betätigungselement 92 verwendet eine Äquivalentschaltung der Induktanz- und Widerstandskomponenten und wird, weil es eine Induktanzkomponente hat, als L-Last bezeichnet. Die L-Last ist beispielsweise eine Motorventilmagnetspule.

10 zeigt ein Beispiel eines Schaltbildes der Leistungs-IC 91. Die Leistungs-IC 91 verwendet einen Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET, der im Folgenden auch als MOS oder MOS-Transistor bezeichnet wird) als Stromsteuerschalter in einem Sourcefolger. Die Leistungs-IC 91 ist ein Hochseiten-Schalter, da der Ausgang des MOS-Transistors näher an die Batterie geschaltet ist, als dies eine Last ist. Die Last ist in diesem Fall das Betätigungselement 92.

In der Leistungs-IC 91 empfängt das Drain eines Ausgangs-MOS-Transistors M10 über einen Energieversorgungsanschluss (Vbb) Energie. Das Gate des M10 empfängt über einen Widerstand R10 eine Spannung, die durch eine Ladungspumpschaltung 102 verstärkt ist. Die Source des M10 ist über einen Ausgangsanschluss (OUT) an das Betätigungselement 92 angeschlossen. Das Drain eines Gate-Entlade-MOS-Transistors N10 ist zwischen die Ladungspumpschaltung 100 und den Widerstand R10 geschaltet. Das Gate des N10 empfängt ein Steuersignal S12, und die Source des N10 ist an den OUT-Anschluss angeschlossen.

Ein durch den Mikrocomputer eingegebenes Steuersignal S11 schaltet den Ausgang der Ladungspumpschaltung 102 ein oder aus. Das Steuersignal S12 schaltet den Gate-Entlade-MOS-Transistor N10 ein oder aus.

Im Allgemeinen gibt es zwei strukturelle Bauarten der MOS-Transistoren: eine Horizontalvorrichtung, bei der ein Strom parallel zu einer Substratoberfläche fließt, und eine Vertikalvorrichtung, bei der ein Strom rechtwinkelig zu einer Substratoberfläche fließt. Die Vertikalvorrichtung hat eine höhere Strombelastbarkeit pro Flächeneinheit als die Horizontalvorrichtung, da eine der Hauptelektroden an der unteren Oberflächenseite der Halbleitervorrichtung liegt. Somit wird die Vertikalvorrichtung hauptsächlich als Hochleistungsvorrichtung verwendet. Bei diesem Beispiel ist der Ausgangs-MOS-Transistor M10 ein Vertikal-MOS-Transistor, und der Gate-Entlade-MOS-Transistor N10 ist ein Horizontal-MOS-Transistor.

11 ist ein Beispiel eines Zeitablaufplans der Leistungs-IC 91. Der Zeitablaufplan zeigt den Zustand jedes Signals, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor M10 vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand umschaltet und dann von dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand umschaltet. Die Übergangsperiode bis zum vollständigen Ausschalten des MOS-Transistors wird als "Ausschalten" bezeichnet. Die folgende Erläuterung verwendet der Einfachheit halber das Wort "Aus", "Ein" und "Ausschalten", um auf den Aus-, Ein-Zustand bzw. das Ausschalten des Ausgangs-MOS-Transistors Bezug zu nehmen.

Zum Einschalten des Ausgangs-MOS-Transistors M10 wird das Steuersignal S11 auf den hohen Pegel gesetzt, und das Steuersignal S12 wird auf den niedrigen Pegel gesetzt. Die verstärkte Spannung von der Ladungspumpschaltung 102 wird dadurch über den Widerstand R10 zum Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M10 geleitet. Dies erhöht die Gate-Spannung VGS zwischen dem Gate und der Source des Ausgangs-MOS-Transistors M10, um den Ausgangs-MOS-Transistor M10 einzuschalten. Dadurch kann ein Ausgangsstrom IOUT in das Betätigungselement 92 fließen, so dass eine Ausgangsspannung VOUT angelegt ist.

Andererseits sind zum Ausschalten des Ausgangs-MOS-Transistors M10 das Steuersignal S11 auf den niedrigen Pegel und das Steuersignal S12 auf den hohen Pegel gesetzt. Der Gate-Entlade-MOS-Transistor N10 wird dadurch eingeschaltet, und die Gate-Ladung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 fließt über den Widerstand R10 und den Gate-Entlade-MOS-Transistor N10 in den OUT-Anschluss. Dadurch wird die Gate-Spannung VGS gesenkt, um den Ausgangs-MOS-Transistor M10 auszuschalten. Dadurch wird die Ausgabe des Ausgangsstroms IOUT und der Ausgangsspannung VOUT gestoppt.

Wie in der Signalform der Ausgangsspannung VOUT in der 11 gezeigt, tritt in der Ausschaltperiode eine elektromotorische Gegenkraft (im Nachfolgenden als Gegen-EMF bezeichnet) Vinv, die eine negative Spannung ist, auf. Dies ist deshalb der Fall, weil in der Induktanzkomponente der Last L eine Energie von 1/2·L·I2 akkumuliert wird, wenn in der Einschaltperiode ein Strom in das Betätigungselement 92 fließt und die Energie in der Aus-Periode freigegeben wird. Die Gegen-EMF Vinv ist theoretisch eine unendliche Spannung, und die Spannung liegt so lange an, bis sie die Überschlagsspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 erreicht. Dies kann dann eine Verschlechterung der Charakteristika oder eine Zerstörung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 verursachen.

Um zu verhindern, dass die Gegen-EMF Vinv die Ausgangsüberschlagspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 überschreitet, platziert die Leistungs-IC 91 eine dynamische Klemmschaltung 101 zwischen dem Gate und dem Drain des Ausgangs-MOS-Transistors M10. Die dynamische Klemmschaltung 101 hat eine Überschlagsspannungsdiode D101 und eine Rückstrom-Verhinderungsdiode D102. Die Überschlagsspannungsdiode D 101 ist eine Zenerdiode.

In der Ausschaltperiode sinkt die Ausgangsspannung VOUT, wenn die Gate-Spannung VGS sinkt, und dadurch tritt die Gegen-EMF Vinv auf. Wenn die Ausgangsspannung VOUT auf eine Durchschlag-Überschlagsspannung der Überschlagspannungsdiode D101 sinkt, wird die Gegen-EMF Vinv durch die Durchschlag-Überschlagspannung ge klemmt, wodurch verhindert wird, dass die Spannung die Ausgangs-Überschlagsspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 erreicht.

In einigen Fällen tritt in der Leistungs-IC 91 eine Stoßspannung, ein sogenannter Entladestoß, auf. Der Entladestoß ist eine positive Spannung, die in dem Vdd-Anschluss der Leistungs-IC 91 auftritt, wenn ein Batterieanschluss 95 gelöst wird, während die Lichtmaschine 96 elektrische Energie erzeugt.

12 ist ein Zeitablaufplan, wenn der Entladestoß auftritt. Die Spannung des Vbb-Anschlusses ist üblicherweise 12V, was gleich der Spannung der Batterie 94 ist. Bei Auftreten eines Entladestoßes steigt sie für ungefähr 0,2 bis 0,4 Sekunden auf ungefähr 60V. Da die Spannung des Vbb-Anschlusses über die Durchschlags-Überschlagspannung der Überschlagsspannungsdiode D101 hinausgeht, wenn der Entladestoß auftritt, wird die Klemmfunktion aktiviert. Dies führt zu einer temporären Erhöhung der Gate-Spannung VGS, um den Ausgangs-MOS-Transistor M10 einzuschalten, um so den Ausgangsstrom IOUT und die Ausgangsspannung VOUT auszugeben.

Unter Berücksichtigung des Entladestoßes ist es notwendig, dass die Durchschlags-Überschlagsspannung der Überschlagsspannungsdiode D 101 nicht kleiner als 60V, dem Entladestoß, ist. Dies ist deshalb der Fall, weil, wenn der Entladestoß auftritt, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor M10 im Aus-Zustand ist, die Klemmfunktion der dynamischen Klemmschaltung 101 aktiviert ist, was bewirkt, dass der Ausgangs-MOS-Transistor M10 infolge von Wärme zusammenbricht. Es ist auch notwendig, dass die Ausgangs-Überschlagspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 nicht kleiner als die Durchschlags-Überschlagsspannung der Überschlagsspannungsdiode D101 ist.

Beispielsweise ist die Durchschlags-Überschlagspannung der Überschlagsspannungsdiode D101 auf 70V eingestellt, was gleich dem Entladestoß von 60V plus einer Toleranzspannung von 10V ist. In diesem Fall ist die Ausgangs-Überschlagsspannung des Aus gangs-MOS-Transistors M10 vorzugsweise 90V mit einer Toleranzspannung von 20V für eine Vorrichtungsabweichung.

Da die Ausgangs-Überschlagspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 und die Chipfläche proportional sind, wird die Chip-Fläche dieser Leistungs-IC, verglichen mit der Leistungs-IC, die keine dynamische Klemmschaltung 101 hat, größer. Das Größerwerden der Chip-Fläche verursacht höhere Kosten und eine größere Montagefläche.

In der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 11-32429 ist ein Niedrigseitenschalter mit einer dynamischen Klemmschaltung beschrieben.

Wie vorstehend beschrieben, hat die vorliegende Erfindung erkannt, dass herkömmliche integrierte Schaltungen, wie beispielsweise eine Leistungs-IC das Problem haben, dass das Platzieren der dynamischen Klemmschaltung die Chip-Fläche vergrößert, wodurch höhere Kosten und eine größere Montagefläche verursacht werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine integrierte Schaltung geschaffen mit einem Ausgangstransistor, der zwischen eine Energieversorgung und eine induktive Last geschaltet ist und einen in die induktive Last fließenden Strom steuert; einer Klemmschaltung, die eine Überspannung, welche an den Ausgangstransistors angelegt ist, klemmt; und einer Klemmsteuerschaltung, die die Klemmschaltung bei Detektieren einer elektromotorischen Gegenkraft (EMF) durch die induktive Last aktiviert. In dieser integrierten Schaltung arbeitet die Klemmschaltung nur dann, wenn eine Gegen-EMF auftritt, wie beispielsweise in einer Ausschaltperiode. Dies ermöglicht, dass eine Überschlagspannung des Ausgangstransistors ohne Berücksichtigung einer Überschlagspannung der Klemmschaltung usw. eingestellt wird; somit kann die Überschlagsspannung niedrig ge setzt werden. Es ist dadurch möglich, die Schaltungsfläche des Ausgangstransistors und die Chipfläche zu verringern.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine integrierte Schaltung geschaffen, mit einem Ausgangstransistor, dessen Drain an eine Energieversorgung angeschlossen ist und dessen Source an eine induktive Last angeschlossen ist; einem ersten Transistor und einer dynamischen Klemmschaltung, die in Reihe zwischen die Energieversorgung und das Gate des Ausgangstransistors geschaltet sind; und einem zweiten Transistor, der zwischen die Energieversorgung und die induktive Last geschaltet ist und den ersten Transistor in Übereinstimmung mit der Änderung der Gate-Spannung des Ausgangstransistors ein- oder ausschaltet. In dieser integrierten Schaltung arbeitet die dynamische Klemmschaltung nur, wenn eine Gegen-EMF auftritt, wie beispielsweise in einer Ausschaltperiode. Dies ermöglicht, dass die Überschlagspannung des Ausgangstransistors ohne Berücksichtigung der Überschlagspannung der dynamischen Klemmschaltung usw. eingestellt wird; somit kann die Überschlagspannung niedrig gesetzt werden. Es ist dadurch möglich, die Schaltungsfläche des Ausgangstransistors und die Chipfläche zu verringern.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine integrierte Schaltung geschaffen, mit einer Hochseiten-Schaltvorrichtung, die eine induktive Last treibt; eine Steuerspannungsgeneratorschaltung, die eine Steuerspannung erzeugt, welche den Betrieb der Hochseitenschaltvorrichtung steuert; und einer elektromotorischen Gegenkraft-(EMF)-Schutzschaltung, die die Hochseitenschaltvorrichtung gegenüber einer elektromotorischen Gegenkraft schützt, wenn die Steuerspannung sich ändert. In dieser integrierten Schaltung arbeitet die Gegen-EMF-Schutzschaltung nur, wenn eine Gegen-EMF auftritt, wie beispielsweise in einer Ausschaltperiode. Dadurch kann die Überschlagspannung der Hochseitenschaltvorrichtung ohne Berücksichtigung der Überschlagspannung der Gegen-EMF-Schutzschaltung usw. eingestellt werden; somit kann die Überschlagspannung niedrig gesetzt werden. Es ist dadurch möglich, die Schaltungsfläche der Hochseitenschaltvorrichtung und die Chip-Fläche zu verkleinern.

Die vorliegende Erfindung kann selbst mit einer dynamischer Klemmschaltung eine Vergrößerung der Chip-Fläche verhindern, die Kosten reduzieren und eine Vergrößerung der Montagefläche vermeiden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der begleitenden Zeichnungen im Einzelnen hervor, in welchen zeigt:
1 ein Blockschaltbild eines Systems mit einer Leistungs-IC gemäß der Erfindung;
2 ein Blockschaltbild einer Leistungs-IC gemäß der Erfindung;
3 ein Schaltbild einer Leistungs-IC gemäß der Erfindung;
4 einen Zeitplan einer Leistungs-IC gemäß der Erfindung;
5 einen Zeitplan einer Leistungs-IC gemäß der Erfindung;
6 ein Schaltbild einer Leistungs-IC gemäß der Erfindung;
7 ein Schaltbild einer Leistungs-IC gemäß der Erfindung
8 ein Schaltbild einer Leistungs-IC gemäß der Erfindung
9 ein Blockschaltbild eines Bordnetzes;
10 ein Schaltbild einer Leistungs-IC gemäß dem Stand der Technik;
11 einen Zeitplan einer Leistungs-IC gemäß dem Stand der Technik; und
12 einen Zeitplan einer Leistungs-IC gemäß dem Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die veranschaulichenden Ausführungsformen beschrieben. Für den Fachmann ist klar zu ersehen, dass viele alternative Ausführungsformen unter Verwendung der Lehre der vorliegenden Erfindung realisiert werden können und dass die Erfindung nicht auf die allein zu erläuternden Zwecken dargestellten Ausführungsformen begrenzt ist.
Erste Ausführungsform.
Zunächst Bezug nehmend auf 1 wird die Konfiguration eine Systems mit einer Leistungs-IC gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Das System steuert den Strom, welcher in eine L-Last fließt. Es umfasst eine Leistungs-IC1, einen Mikrocomputer 2 und eine L-Last 3. Obwohl die Leistungs-IC 1 und der Mikrocomputer 2 bei diesem Beispiel jeweils eine integrierte Schaltung auf einem Chip sind, können sie auf einer gegebenen Anzahl von Chips implementiert sein.
Der Mikrocomputer 2 ist mit der Leistungs-IC 1 verbunden, um Signale auszutauschen. Der Mikrocomputer 2 überträgt ein Steuersignal auf die Leistungs-IC 1, das den Strom der L-Last 3 steuert und empfängt von der Leistungs-IC 1 ein diagnostisches Signal, das den Zustand der Leistungs-IC 1 anzeigt usw. Der Mikrocomputer 2 wird beispielsweise durch eine Energiequelle mit SV betrieben, und die Signalübertragung auf die Leistungs-IC 1 oder der Empfang von derselben hat eine Größe von SV.
Die Leistungs-IC 1 ist mit dem Mikrocomputer 2 und der L-Last 3 verbunden. Die Leistungs-IC 1 steuert den Strom, welcher in die L-Last 3 fließt in Übereinstimmung mit dem Steuersignal vom Mikrocomputer 2. Die Leistungs-IC 1 diagnostiziert auch die Zustände der Leistungs-IC 1 und der L-Last 3 und überträgt die Diagnosesignale auf den Mikrocomputer 2. Die Leistungs-IC 1 wird durch eine Energiequelle von beispielsweise 12V betrieben.
Ein Ende der L-Last 3 ist an die Leistungs-IC 1 und das andere Ende ist an Masse angelegt. Die L-Last 3 ist ein Betätigungselement usw., das von der Leistungs-IC 1 einen Strom empfängt und den Strom in eine mechanische Bewegung umwandelt. Die L-Last 3 ist eine Äquivalentschaltung aus Induktanz- und Widerstandskomponenten.
Dieses System kann auch in Fahrzeugen, Elektroheimgeräten, Robotern usw. verwendet werden. Das System ist so konfiguriert, dass es in der Ausschaltperiode eine Gegen-EMF erzeugt und in den anderen Perioden als der Ausschaltperiode eine Überspannung, wie beispielsweise einen Entladestoß, erzeugt.
Als Nächstes Bezug nehmend auf 2, wird die Konfiguration der Leistungs-IC gemäß dieser Ausführungsform erläutert. Die Leistungs-IC 1 ist ein Hochseitenschalter und hat einen Ausgangs-MOS-Transistor M0, eine Gegen-EMF-Schutzschaltung 11, eine Ladungspumpschaltung 12, eine Strombegrenzungsschaltung 13, eine Stromdetektorschaltung 14, eine Überhitzungsdetektorschaltung 15, eine Halteschaltung 16 und eine Selbstdiagnoseschaltung 17. In der Leistungs-IC 1 werden andere Schaltungen als der Ausgangs-MOS-Transistor M0 Steuerschaltungen genannt. Die Leistungs-IC 1 muss nicht notwendigerweise diese Konfiguration haben, sie kann eine andere Konfiguration haben. Insbesondere können andere Teile als die in der später beschriebenen und in der 3 dargestellten Schaltung beliebig sein.
Die Leistungs-IC 1 empfängt von dem Mikrocomputer 2 über einen Eingangs-(IN)-Anschluss ein Steuersignal und überträgt ein Diagnosesignal über einen Diagnose-(DIAG)-Anschluss auf den Mikrocomputer 2. Ferner empfängt die Leistungs-IC 1 von einer Batterie eine Versorgungsspannung usw. über einen Energieversorgungs-(Vbb)-Anschluss und gibt über einen Ausgangs-(OUT)-Anschluss einen Strom an die L-Last 3. Obwohl die Leistungs-IC 1 einen Masse-(GND)-Anschluss hat, kann der GND-Anschluss weggelassen werden, da diese Ausführungsform nicht nur durch die Überwachung der Spannung vom GND, sondern auch der Spannung zwischen dem Gate und der Source des Ausgangs-MOS-Transistors M0 arbeitet.
Der Ausgangs-MOS-Transistor M0 ist ein Schalter (Hochseitenschaltelement) zum Steuern des Stromes, der in die L-Last 3 fließt. Er ist ein Vertikal-MOS-Transistor, der für einen Hochleistungsbetrieb geeignet ist. Der Ausgangs-MOS-Transistor M0 kann entwe der ein n-Kanal- oder ein p-Kanal-Transistor sein. Im Fall des Hochseitenschalters erlaubt die Verwendung einer p-Kanal-Vorrichtung eine einfachere Schaltung als bei einer N-Kanal-Vorrichtung. Bei der gleichen Kapazität erlaubt die N-Kanal-Vorrichtung eine kleinere Chip-Größe (ungefähr die Hälfte) als bei der P-Kanal-Vorrichtung; somit wird die N-Kanal-Bauart bevorzugt. Die Verwendung des N-Kanal-MOS-Transistors für den Hochseitenschalter bildet eine Sourcefolger-Konfiguration, bei der die Source-Spannung der Gate-Spannung folgt.
Der Ausgangs-MOS-Transistor M0 muss eine geeignete Widerstandskomponente (Ein-Widerstand) haben, um den Energieverbrauch beim Übertragen eines Stroms auf die L-Last 3 zu verringern. Die Verwendung des Ein-Widerstandes des MOS-Transistors erfordert, dass die Spannung zwischen dem Gate und der Source des Ausgangs-MOS-Transistors M0 hoch genug ist (beispielsweise 10V). Somit wird die Spannung, die durch die Ladungspumpschaltung 12 verstärkt wird, dem Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0 zugeführt.
Die Gegen-EMF-Schutzschaltung 11 schützt den Ausgangs-MOS-Transistor M0 gegenüber einer Gegen-EMF, die in der Ausschaltperiode auftritt. Die Gegen-EMF-Schutzschaltung 11 hat eine dynamische Klemmschaltung 31 und eine Klemmsteuerschaltung 32, die später beschrieben werden. Sie führt nur in der Ausschaltperiode, wenn die Gegen-EMF auftritt, eine Klemmoperation durch.
Die Ladungspumpschaltung 12 gibt eine Spannung aus, die größer als eine Energieversorgungsspannung ist, welche als ein Steuerspannungsgenerator zum Erzeugen der Gate-Spannung (Steuerspannung) des Ausgangs-MOS-Transistors M0 dient. Die Ladungspumpschaltung 12 gibt eine Spannung aus, die gemäß einem Steuersignal vom Mikrocomputer 2 verstärkt ist. Wie vorstehend beschrieben, leitet die Ladungspumpschaltung 12 eine verstärkte Spannung von 22V zum Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0, um den Ein-Widerstand des MOS-Transistors zu verwenden, wenn die Batteriespannung beispielsweise 12V ist. Die Ladungspumpschaltung 12 ist beispielsweise durch einen Kondensator, eine Diode und einen Oszillator gebildet.
Die Strombegrenzungsschaltung 13 steuert den Strom, welcher in die L-Last 3 fließt, wenn die L-Last 3 mit der GND kurzgeschlossen ist. Die Stromdetektorschaltung 14 detektiert den Strom, welcher höher als ein vorbestimmter Pegel ist, der in die L-Last 3 fließt und gibt ein Detektionsergebnis an die Selbstdiagnoseschaltung 17. Die Überhitzungsdetektorschaltung 15 detektiert, wenn die Temperatur der Leistungs-IC 1 höher als ein vorbestimmtes Maß ist und gibt ein Detektionsergebnis über die Halteschaltung 16 an die Selbstdiagnoseschaltung 17. Die Halteschaltung 16 hält das Signal von der Überhitzungsdetektorschaltung 15 usw. und gibt das Signal an die Selbstdiagnoseschaltung 17 usw. aus. Die Selbstdiagnoseschaltung 17 diagnostiziert die Zustände der L-Last 3 und der Leistungs-IC 1, basierend auf den Signalen von der Stromdetektorschaltung 14 und der Überhitzungsdetektorschaltung 15 und gibt an den Mikrocomputer 2 ein Diagnosesignal.
Bezug nehmend auf 3 wird die Schaltungskonfiguration der Leistungs-IC gemäß dieser Ausführungsform erläutert. 3 veranschaulicht einen Teil der Leistungs-IC 1 mit dem Ausgangs-MOS-Transistor M0, der Gegen-EMF-Schutzschaltung 11 und der Ladungspumpschaltung 12 der 2.
Die Leistungs-IC 1 hat den Ausgangs-MOS-Transistor M0, die dynamische Klemmschaltung 31, die Klemmsteuerschaltung 32, die Ladungspumpschaltung 12, einen Widerstand R3 und einen Gate-Entlade-MOS-Transistor N1. Die dynamische Klemmschaltung 31 und die Klemmsteuerschaltung 32 sind in der Gegen-EMF-Schutzschaltung 11 der 2 enthalten. Der Widerstand R3 und der Gate-Entlade-MOS-Transistor N1 sind in der 2 nicht dargestellt.
Die Ladungspumpschaltung 12 ist mit dem Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0 über den Widerstand R3 verbunden. Die Ladungspumpschaltung 12 schaltet die Ausgabe einer verstärkten Spannung gemäß dem Steuersignal S1 vom Mikrocomputer 2 ein oder aus.
Das Drain des Gate-Entlade-MOS-Transistors N1 ist an einen Knoten zwischen der Ladungspumpschaltung 12 und dem Widerstand R3 angeschlossen. Das Gate des N1 empfängt ein Steuersignal S2, und die Source des N1 ist an den OUT-Anschluss angeschlossen. Der Gate-Entlade-MOS-Transistor N1 wird gemäß dem Steuersignal S2 vom Mikrocomputer 2 ein- oder ausgeschaltet. Wenn der Gate-Entlade-MOS-Transistor N1 eingeschaltet ist, ist der Knoten zwischen Ladepumpschaltung 12 und Widerstand R3 an den OUT-Anschluss angeschlossen. Der Gate-Entlade-MOS-Transistor N1 ist ein N-Kanal-Horizontal-MOS-Transistor.
Die Klemmsteuerschaltung 32 hat einen Gate-Detektions-MOS-Transistor N2, einen Klemmschaft-MOS-Transistor P5 und einen Widerstand R4. Die Klemmsteuerschaltung 32 aktiviert oder deaktiviert den Betrieb der dynamischen Klemmschaltung 31 in Übereinstimmung mit der Gate-Spannung VGS des Ausgangs-MOS-Transistors M0. Die Klemmsteuerschaltung 32 aktiviert die dynamische Klemmschaltung 31 in der Abschaltperiode, wenn die Gegen-EMF auftritt und deaktiviert die Schaltung 31 zu normalen Zeiten wie beispielsweise in der Aus-Periode und in der Ein-Periode. Das Drain des Gate-Detektions-MOS-Transistors N2 ist über den Widerstand R4 an den Vbb-Anschluss angeschlossen. Das Gate des N2 ist an das Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0 angeschlossen, und die Source des N2 ist an den OUT-Anschluss angeschlossen. Der Gate-Detektions-MOS-Transistor N2 wird gemäß der Gate-Spannung VGS des Ausgangs-MOS-Transistors M0 ein- oder ausgeschaltet. Wenn der Detektions-MOS-Transistor N2 eingeschaltet ist, ist der Widerstand R4 an den OUT-Anschluss angeschlossen. Der Gate-Detektions-MOS-Transistor N2 ist ein N-Kanal-Horizontal-MOS-Transistor.
Die Source des Klemmschaft-MOS-Transistors P5 ist mit dem Vbb-Anschluss verbunden. Das Gate des P5 ist mit dem Knoten zwischen dem Widerstand R4 und dem Drain des Gate-Detektions-MOS-Transistors N2 verbunden. Das Drain des P5 ist mit der dy namischen Klemmschaltung 31 verbunden. Der Klemmschalt-MOS-Transistor P5 wird gemäß einer Spannung VR am Widerstand R4 ein- oder ausgeschaltet. Wenn der Klemmschalt-MOS-Transistor P5 eingeschaltet ist, sind der Vbb-Anschluss und die dynamische Klemmschaltung 31 verbunden, um die dynamische Klemmschaltung 31 zu aktivieren, so dass der Klemmvorgang durchgeführt werden kann. Wenn andererseits der Klemmschalt-MOS-Transistor P5 ausgeschaltet ist, sind der Vbb-Anschluss und die dynamische Klemmschaltung 31 getrennt, um die dynamische Klemmschaltung 31 zu deaktivieren, so dass der Klemmvorgang nicht durchgeführt werden kann. Der Klemmschalt-MOS-Transistor P5 ist ein P-Kanal-Horizontal-MOS-Transistor.
Die dynamische Klemmschaltung 31 hat eine Überschlagsspannungsdiode D6 und eine den Rückstrom verhindernde Diode D7. Die Überschlagsspannungsdiode D6 ist eine Zener-Diode, und sie klemmt die Gegen-EMF in der Ausschaltperiode mit einer Durchschlags-Überschlagspannung. Die den Rückstrom verhindernde Diode D7 verhindert den Rückstrom eines Stromes vom Gate zum Drain des Ausgangs-MOS-Transistors MO infolge dessen, dass die durch die Ladungspumpschaltung 12 verstärkte Spannung höher als die Energieversorgungsspannung des Vbb-Anschlusses ist.
Die Überschlagsspannungsdiode D6 und die den Rückstrom verhindernde Diode D7 sind in Reihe geschaltet, wobei ihre Anoden miteinander verbunden sind. Die Kathode der Überschlagsspannungsdiode D6 ist mit dem Drain des Klemmschalt-MOS-Transistors P5 verbunden. Die Kathode der den Rückstrom verhindernden Diode D7 ist mit dem Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0 verbunden. Die Konfiguration der dynamischen Klemmschaltung 31 ist nicht auf dieses Beispiel begrenzt, und sie kann eine gegebene Anzahl von in Reihe geschalteten Dioden aufweisen.
Das Drain des Ausgangs-MOS-Transistors M0 ist mit dem Vbb-Anschluss verbunden. Das Gate des M0 ist über den Widerstand R3 mit der Ladungspumpschaltung 12 verbunden. Die Source des M0 ist mit der dem OUT-Anschluss verbunden.
Nunmehr Bezug nehmend auf den Zeitablaufplan gemäß 4 wird die Funktionsweise der Leistungs-IC gemäß dieser Ausführungsform erläutert. Der Zeitablaufplan zeigt den Zustand jedes Signals, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor M0 vom Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet wird und dann wieder ausgeschaltet wird.
Wie in dem Plan zu ersehen ist, ist das Steuersignal S1 auf dem niedrigen Pegel, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor M0 ausgeschaltet ist, und ist auf dem hohen Pegel, wenn der Transistor M0 eingeschaltet ist. Im Gegensatz hierzu ist das Steuersignal S2 auf dem hohen Pegel, wenn der Transistor M0 ausgeschaltet ist, und ist auf dem niedrigen Pegel, wenn der Transistor M0 eingeschaltet ist.
Um den Ausgangs-MOS-Transistor M0 einzuschalten, wird das Steuersignal S1 auf den hohen Pegel gesetzt, und die Ladungspumpschaltung 12 beginnt dadurch, eine verstärkte Spannung auszugeben. Ferner wird das Steuersignal S2 auf den niedrigen Pegel gesetzt, um den Gate-Entlade-MOS-Transistor N1 abzuschalten. Die verstärkte Spannung der Ladungspumpschaltung 12 wird dadurch über den Widerstand R3 an das Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0 geleitet. Die Gate-Spannung VGS des Ausgangs-MOS-Transistors M0 steigt somit, um den Ausgangs-MOS-Transistor M0 einzuschalten. Der Ausgangsstrom IOUT fließt dadurch in die L-Last 3, und die Ausgangsspannung VOUT ist an diese angelegt.
Um den Ausgangs-MOS-Transistor M0 auszuschalten, wird das Steuersignal S1 auf den niedrigen Pegel gesetzt, und die Ladungspumpschaltung 12 stoppt dadurch die Ausgabe der verstärkten Spannung. Ferner wird das Steuersignal S2 auf den hohen Pegel gesetzt, um den Gate-Entlade-MOS-Transistor N1 einzuschalten. Die Ladung des Gates des Ausgangs-MOS-Transistors M0 fließt dadurch über den Widerstand R3 und den Gate-Entlade-MOS-Transistor N1 in den OUT-Anschluss. Die Gate-Spannung VGS sinkt somit, um den Ausgangs-MOS-Transistor M0 auszuschalten. Dies stoppt die Ausgabe des Ausgangsstroms IOUT und der Ausgangsspannung VOUT.
Wenn der Ausgangs-MOS-Transistor M0 aus- oder eingeschaltet ist, besteht in der Gate-Spannung VGS und auch in der Gate-Source-Spannung des Gate-Detektions-MOS-Transistors N2 keine Differenz und der Gate-Detektions-MOS-Transistor N2 ist somit ausgeschaltet. Ferner tritt die Spannung VR nicht im Widerstand R4 auf, und somit ist der Klemmschalt-MOS-Transistor P5 ausgeschaltet. Daher ist die dynamische Klemmschaltung 31 deaktiviert und die Klemmfunktion arbeitet nicht.
Wenn in der Einschaltperiode der Ausgangs-MOS-Transistor M0 von Aus auf Ein schaltet, tritt in der Gate-Spannung VGS eine Differenz auf, und der Gate-Detektions-MOS-Transistor N2 wird dadurch eingeschaltet. Die Spannung VR des Widerstandes R4 wird somit erhöht, um den Klemmschalt-MOS-Transistor P5 einzuschalten. Daher ist die dynamische Klemmschaltung 31 temporär aktiviert; da jedoch durch die L-Last 3 infolge der Einschaltperiode keine Gegen-EMF auftritt, arbeitet die Klemmfunktion trotzdem nicht.
In der Ausschaltperiode des Ausgangs-MOS-Transistors M0 tritt in der Gate-Spannung VGS und auch in der Gate-Source-Spannung des Gate-Detektions-MOS-Transistors M2 eine Differenz auf, und der Gate-Detektions-MOS-Transistor N2 wird dadurch eingeschaltet. Somit steigt die Spannung VR des Widerstandes R4, um den Klemmschalt-MOS-Transistor P5 einzuschalten. Dies aktiviert die dynamische Klemmschaltung 31. Durch die L-Last 3 tritt die Gegen-EMF Vinv auf, und wenn sie auf die Durchschlags-Überschlagsspannung der Überschlagsspannungsdiode D6 sinkt, erleidet die Überschlagsspannungsdiode D6 einen Lawinen-Durchbruch, und in das Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0 fließt ein Lawinen-Strom. Somit ist die Gegen-EMF Vinv durch die Durchschlags-Überschlagsspannung der Überschlagsspannungsdiode D6 geklemmt. Auf diese Art und Weise aktiviert diese Ausführungsform die dynamische Klemmschaltung 31 nur in der Ausschaltperiode.
Bezug nehmend auf den Zeitablaufplan gemäß 5 wird die Funktionsweise der Leistungs-IC gemäß dieser Ausführungsform erläutert, wenn ein Entladestoß auftritt. Der Zeitablaufplan zeigt den Zustand jedes Signals bei Auftreten eines Entladestoßes in der Ausschaltperiode des Ausgangs-MOS-Transistors M0. Obwohl die Spannung des Vbb-Anschlusses normalerweise gleich der Energieversorgungsspannung 12V ist, steigt sie für 0,2 bis 0,4 Sekunden infolge des Entladestoßes auf 60V an. Wie vorstehend beschrieben, erhöht sich die Spannung VR des Widerstandes R4 angesichts des Auftretens des Entladestromes nicht, wenn der Ausgangs-MOS-Transistor M0 ausgeschaltet ist; somit bleibt die dynamische Klemmschaltung 31 deaktiviert, und die Gate-Spannung VGS steigt nicht. Daher bleibt der Ausgangs-MOS-Transistor M0 ausgeschaltet und gibt weder den Ausgangsstrom IOUT noch die Ausgangsspannung VOUT aus.
Wenn andererseits der Entladestoß in der Einschaltperiode des Ausgangs-MOS-Transistors M0 auftritt, ist die dynamische Klemmschaltung 31 nicht aktiviert und die Entladestoßenergie wird durch den Ausgangs-MOS-Transistor M0 und die L-Last 3 verbraucht.
Wenn beispielsweise der Widerstand der L-Last 3 10Ω ist, ist der Ein-Widerstand des Ausgangs-MOS-Transistors M0 100mΩ, und es wird der Entladestoß von 60V angelegt, die Drain-Source-Spannung des Ausgangs-MOS-Transistors M0 ist 0,59V (= 60V0· 100mΩ/10.1Ω), und die verbleibenden 59,41 V werden an die L-Last 3 angelegt. Da der Widerstand der L-Last 3 signifikant größer als der Ein-Widerstand des Ausgangs-MOS-Transistors M0 ist (in diesem Fall 100-fach größer), wird die Energie weitgehend in der L-Last 3 verbraucht, was eine Zerstörung des Ausgangs-MOS-Transistors M0 verhindert.
Tabelle 1
Die Tabelle 1 zeigt ein Beispiel der Berechnung der Chip-Flächen der Leistungs-ICs des Standes der Technik und dieser Ausführungsform. Die in der 10 gezeigte Leistungs-IC 91 und die in der 3 gezeigt Leistungs-IC 1 sind hier verglichen. Der Stand der Technik erfordert, dass die ausgegebene Überschlagspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 höher als die Durchschlagsspannung der Überschlagsspannungsdiode D101 ist. Die Durchschlagsspannung der Überschlagsspannungsdiode D101 ist ungefähr 70V, was den Entladestoß von 60V plus einer Grenzspannung 10V enthält. Die ausgegebene Überschlagsspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M10 beträgt ungefähr 90V unter Berücksichtigung der Variation (± 10V) der Überschlagsspannungsdiode und der Variation (± 10V) der ausgegebenen Überschlagspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M10. Bei diesem Beispiel beträgt die Vorrichtungsfläche des Ausgangs-MOS-Transistors M10 9 mm², die Vorrichtungsfläche der Steuerschaltung außer dem Ausgangs-MOS-Transistor M10 1 mm und die Chip-Fläche der Leistungs-IC 91 beträgt somit 10 mm².
Andererseits erfordert diese Ausführungsform nur die Berücksichtigung der ausgegebenen Überschlagspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M0 über den Entladestoß. Somit ist die ausgegebene Überschlagspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M0 ungefähr 70V, schließt den Entladestoß 60V plus einer Grenzspannung 10V ein, was 20V niedriger als beim Stand der Technik ist. Die Durchschlagsspannung der Überschlagsspannungsdiode beträgt 50V unter Berücksichtigung der Variation (± 10V) der Überschlagsspannungsdiode D6 und der Variation (± 10V) der ausgegebenen Überschlagsspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M0, die ebenfalls 20V niedriger als beim Stand der Technik ist. Da die ausgegebene Überschlagspannung 20V niedriger ist, beträgt die Vorrichtungsfläche des Ausgangs-MOS-Transistors M0 7 mm², was 2 mm² kleiner als beim Stand der Technik ist. Die Vorrichtungsfläche der Steuerschaltung beträgt 1,01 mm², was um 0,01 mm² größer als beim Stand der Technik ist, da die Vorrichtungen der Klemmsteuerschaltung 32, welche den Widerstand R4 mit 0,003 mm², den Gate-Detektions-MOS-Transistor N2 mit 0,003 mm² und den Klemmschalt-MOS-Transistor P5 mit 0,005 mm² enthalten, zusätzlich vorgesehen sind. Die gesamte Chip-Fläche beträgt 8,01 mm², was um 1,99 mm² kleiner als die Chip-Fläche beim Stand der Technik ist. Die Chip-Größe ist somit um 20 % reduziert.
Diese Ausführungsform aktiviert die dynamische Klemmschaltung 31 nur dann, wenn die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS-Transistors M0 sich ändert. Somit arbeitet die dynamische Klemmschaltung 31 nur, wenn eine Gegen-EMF auftritt, wie beispielsweise in der Ausschaltperiode. Die dynamische Klemmschaltung 31 klemmt die Gegen-EMF in der Ausschaltperiode, verhindert dadurch wirksam eine Zerstörung des Ausgangs-MOS-Transistors M0. Da die dynamische Klemmschaltung 31 nicht in den anderen Perioden als der Ausschaltperiode arbeitet, wird die Energie, wie beispielsweise der Entladestoß durch den Ausgangs-MOS-Transistor M0 und die L-Last 3 verbraucht. Dies ermöglicht, dass die ausgegebene Überschlagspannung des Ausgangs-MOS-Transistors M0 ohne Berücksichtigung der Überschlagspannung der Überschlagsspannungsdiode D6 der dynamischen Klemmschaltung 31 gesetzt wird und die Überschlagspannung des Aus gangs-MOS-Transistors M0 kann somit niedrig gesetzt sein. Dies ermöglicht eine Verminderung der Schaltungsfläche des Ausgangs-MOS-Transistors M0 und verhindert eine Vergrößerung der Chip-Fläche der Leistungs-IC, um Kosten und Montagefläche zu reduzieren.
Zweite Ausführungsform.
Nunmehr Bezug nehmend auf 6 wird die Schaltungskonfiguration einer Leistungs-IC gemäß einer zweiten Ausführungsform erläutert. Wie in der 3 veranschaulicht die 6 den Teil der Schaltung, welcher den Ausgangs-MOS-Transistor M0, die Gegen-EMF-Schutzschaltung 11 und die Ladungspumpschaltung 12 der Leistungs-IC 1 gemäß 2 enthält.
Die Leistungs-IC 1 dieser Ausführungsform hat zwischen dem Widerstand R3 und dem Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0 zusätzlich zu den in der 3 gezeigten Elementen einen Widerstand R3'. Das Gate des Gate-Detektions-MOS-Transistors N2 ist mit einem Knoten zwischen dem Widerstand R3 und dem Widerstand R3' verbunden.
Bei dieser Ausführungsform bezieht sich der Gate-Detektions-MOS-Transistor N2 auf die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS-Transistors M0, die am Widerstand R3' abfällt. Diese Konfiguration ermöglicht die gleiche Funktionsweise wie die Konfiguration gemäß 3.
Dritte Ausführungsform.
Bezug nehmend auf 7 wird die Schaltungskonfiguration einer Leistungs-IC gemäß einer dritten Ausführungsform erläutert. Wie in der 3 veranschaulicht die 7 den Teil der Schaltung, welcher den Ausgangs-MOS-Transistor M0, die Gegen-IMF-Schutzschaltung 11 und die Ladungspumpschaltung 12 der Leistungs-IC 1 gemäß 2 enthält.
Die Leistungs-IC 1 gemäß dieser Ausführungsform hat eine Konstantstromquelle I1 und eine Diode D8 zwischen dem Vbb-Anschluss und dem Gate des Ausgangs-MOS-Transistors M0 zusätzlich zu den in der 3 gezeigten Elementen. Das Gate des Gate-Detektions-MOS-Transistors N2 ist mit einem Knoten zwischen der Konstantstromquelle I1 und der Diode D8 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform bezieht sich der Gate-Detektions-MOS-Transistor N2 auf die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS-Transistors M0, die durch die Diode D8 verstärkt wird. Diese Konfiguration hat ebenfalls die gleiche Funktionsweise wie die in der 3 gezeigte Konfiguration.
Vierte Ausführungsform.
Bezug nehmend auf 8 wird die Schaltungskonfiguration einer Leistungs-IC gemäß einer vierten Ausführungsform erläutert. Wie in der 3 veranschaulicht die 8 den Teil der Schaltung, welche den Ausgangs-MOS-Transistor M0, die Gegen-IMF-Schutzschaltung 11 und die Ladungspumpschaltung 12 der Leistungs-IC 1 gemäß 2 enthält.
Bei der Leistungs-IC 1 gemäß dieser Ausführungsform ist der Klemmschalt-MOS-Transistor P5 zwischen der Überschlagsspannungsdiode D6 und der den Rückstrom verhindernden Diode D7 platziert.
Bei dieser Ausführungsform bezieht sich der Klemmschalt-MOS-Transistor P5 auf die Gate-Source-Spannung, die an der Überschlagsspannungsdiode D6 abfällt. Diese Konfiguration erlaubt ebenfalls die gleiche Funktionsweise wie die Konfiguration gemäß 3.
Andere Ausführungsformen.
Bei den vorstehend erläuterten Leistungs-ICs bezieht sich die Klemmsteuerschaltung auf die Gate-Spannung des Ausgangs-MOS-Transistors, um den Betrieb der dynamischen Klemmschaltung zu steuern. Sie ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise kann die Klemmsteuerschaltung bei Ausschalten oder bei Auftreten einer Gegen-EMF ein Steuersignal empfangen, um den Betrieb der dynamischen Klemmschaltung zu steuern.
Es ist klar zu ersehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen begrenzt ist, die ohne Abweichen vom Umfang und Geist der Erfindung modifiziert und geändert werden können.

Claims

Integrierte Schaltung mit: einem Ausgangstransistor, der zwischen eine Energieversorgung und eine induktive Last geschaltet ist und einen Strom steuert, der in die induktive Last fließt; einer Klemmschaltung, die eine Überspannung klemmt, welche an den Ausgangstransistor angelegt wird; und einer Klemmsteuerschaltung, die die Klemmschaltung bei Detektieren einer elektromotorischen Gegenkraft durch die induktive Last aktiviert.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Ausgangstransistor ein N-Kanal-Metalloxidhalbleiter-MOS-Transistor ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Ausgangstransistor ein vertikaler Metalloxidhalbleiter-(MOS)-Transistor ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Klemmsteuerschaltung auf eine Gate-Spannung des Ausgangstransistors Bezug nimmt und den Betrieb der Klemmschaltung in Übereinstimmung mit der Änderung der Gate-Spannung steuert.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, wobei die Klemmsteuerschaltung die Klemmschaltung aktiviert, wenn in der Gate-Spannung eine Änderung auftritt, und die Klemmschaltung deaktiviert, wenn in der Gate-Spannung keine Änderung auftritt.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, wobei die Klemmsteuerschaltung aufweist: einen Gate-Detektions-Transistor, der eine Änderung in der Gate-Spannung des Ausgangstransistors detektiert; und einen Klemmschalttransistor, der die Klemmschaltung gemäß einem Zustand des Gate-Detektions-Transistors ein- oder ausschaltet.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, wobei der Ausgangstransistor ein N-Kanal-Metalloxidhalbleiter-(MOS)-Transistor ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, wobei die Klemmsteuerschaltung auf die Gate-Spannung Bezug nimmt, die eine Potenzialdifferenz zwischen einem Gate des Ausgangs-Transistors und einem Ausgangsanschluss ist, an welchem die induktive Last angeschlossen ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 8, wobei die Klemmsteuerschaltung die Klemmschaltung aktiviert, wenn in der Gate-Spannung eine Änderung auftritt, und die Klemmschaltung deaktiviert, wenn in der Gate-Spannung keine Änderung auftritt.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 8, wobei die Klemmsteuerschaltung aufweist: einen Gate-Detektions-Transistor, der eine Änderung in der Gate-Spannung des Ausgangs-Transistors detektiert; und einen Klemmschalttransistor, der die Klemmschaltung gemäß einem Zustand des Gate-Detektions-Transistors ein- oder ausschaltet.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 8, wobei der Ausgangs-Transistor ein N-Kanal-Metalloxidhalbleiter-(MOS)-Transistor ist.
Integrierte Schaltung mit: einem Ausgangstransistor, dessen Drain an eine Energieversorgung und dessen Source an eine induktive Last angeschlossen ist; einem ersten Transistor und einer dynamischen Klemmschaltung, die zwischen die Energieversorgung und das Gate des Ausgangstransistors in Reihe geschaltet sind; und einem zweiten Transistor, der zwischen die Energieversorgung und die induktive Last geschaltet ist und den ersten Transistor in Übereinstimmung mit einer Änderung der Gate-Spannung des Ausgangs-Transistors ein- oder ausschaltet.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, wobei das Gate des zweiten Transistors mit dem Gate des Ausgangs-Transistors verbunden ist, das Drain über einen ersten Widerstand mit der Energieversorgung verbunden ist und die Source mit der induktiven Last verbunden ist und das Gate des ersten Transistors mit dem Drain des zweiten Transistors verbunden ist, die Source mit der Energieversorgung verbunden ist und das Drain mit der dynamischen Klemmschaltung verbunden ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, wobei der zweite Transistor auf die Gate-Spannung des Ausgangstransistors Bezug nimmt, die um ein gewisses Maß gesenkt wird.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, wobei das Gate des zweiten Transistors mit dem Gate des Ausgangstransistors über einen Widerstand verbunden ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, wobei der zweite Transistor auf die Gate-Spannung des Ausgangs-Transistors Bezug nimmt, die um ein gewisses Maß erhöht wird.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, wobei das Gate des zweiten Transistors mit dem Gate des Ausgangstransistors über eine Diode verbunden ist.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, wobei die dynamische Klemmschaltung aufweist: eine Klemmdiode, welche eine Überspannung klemmt; und eine einen Rückstrom verhindernde Diode, die mit der Klemmdiode in Reihe geschaltet ist und das Zurückfließen von Strom verhindert.
Integrierte Schaltung nach Anspruch 18, wobei der erste Transistor zwischen die Klemmdiode und die den Rückstrom verhindernde Diode geschaltet ist.
Integrierte Schaltung mit einer Hochseiten-Schaltvorrichtung, die eine induktive Last treibt; einer Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung, die eine Steuerspannung erzeugt, welche den Betrieb der Hochseiten-Schaltvorrichtung steuert; und eine elektromotorische Gegenkraft-Schutzschaltung, welche die Hochseiten-Schaltvorrichtung gegenüber einer elektromotorischen Gegenkraft schützt, wenn sich die Steuerspannung ändert.