DE102013207224A1

DE102013207224A1 - Schaltung zum Ansteuern eines Transistors

Info

Publication number: DE102013207224A1
Application number: DE201310207224
Authority: DE
Inventors: Gerald Deboy; Karl Norling
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2033-04-23
Also published as: CN103684378A; DE102013207224B4; CN103684378B

Abstract

Ein Aspekt betrifft eine Schaltung mit einem Eingang, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal zu erhalten, und mit einem Aktivierungsausgang, der dazu ausgebildet ist, an einen Ansteueranschluss eines Transistors angeschlossen zu werden. Eine Messanordnung ist dazu ausgebildet, wenigstens einen Laststrom durch eine Laststrecke des Transistors oder ein Lastspannung über der Laststrecke des Transistors zu ermitteln und ein Messsignal bereitzustellen, das abhängig ist von wenigstens dem Laststrom oder der Laststreckenspannung. Eine Störstromquelle ist dazu ausgebildet, das Messsignal zu erhalten und einen Ansteuerstrom an dem Ansteuerausgang zur Verfügung zu stellen, wobei der Ansteuerstrom einen Strompegel abhängig von dem Messsignal aufweist.

Description

Als Schalter zum Schalten elektrischer Lasten können Transistoren verwendet werden, die einen Ansteueranschluss und eine Lastrecke besitzen. Bei einer solchen Anwendung wird die Laststrecke des Transistors in Reihe zu der Last zwischen Klemmen für eine Versorgungsspannung geschaltet. Eine leitende Ansteuerung des Transistors zum Einschalten der Last oder eine sperrende Ansteuerung des Transistors zum Ausschalten der Last erfolgt mittels eines Ansteuersignals, das dem Ansteueranschluss des Transistors zugeführt ist.
Sperrt ein solcher als Schalter eingesetzter Transistor, so ist der den Transistor durchfließende Laststrom Null und über der Laststrecke liegt eine Sperrspannung an, die hoch ist im Vergleich zu der Laststreckenspannung bei leitendem Transistor. Wird der Transistor leitend angesteuert, so sinkt die Laststreckenspannung auf einen niedrigeren Wert ab und der Laststrom steigt an. Dieser Laststrom ist maßgeblich abhängig von der anliegenden Versorgungsspannung und der Last.
Kritisch bei Schaltvorgängen, d. h. beim Übergang des Transistors vom leitenden in den sperrenden Zustand oder beim Übergang des Transistors vom sperrenden in den leitenden Zustand, können steile Spannungsflanken – d. h. große Änderungen der Spannung über der Zeit – oder steile Stromflanken – d. h. große Änderungen des Stromes über der Zeit – sein. So können steile Stromflanken beispielsweise zu unerwünschten Spannungsspitzen an parasitären Induktivitäten, die beispielsweise durch Zuleitungen gebildet sind, führen. Steile Spannungsflanken können im Zusammenwirken mit parasitären Schwingkreisen zu unerwünschten Spannungsspitzen führen. Solche parasitären Schwingkreise umfassen beispielsweise Induktivitäten von Zuleitungen und die Kapazität einer Leiterplatte, auf der der Transistor und die Last montiert sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltung zur Verfügung zu stellen, bei der die oben genannten Probleme nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Schaltung gemäß Anspruch 1 und die Schaltung gemäß Anspruch 9. Spezielle Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Aspekt betrifft eine Schaltung. Die Schaltung umfasst einen Eingang, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal zu erhalten, einen Ansteuerausgang, der dazu ausgebildet ist, an einen Ansteueranschluss eines Transistors angeschlossen zu werden, und eine Messschaltung. Die Messschaltung ist dazu ausgebildet, wenigstens einen Laststrom durch eine Laststrecke des Transistors oder eine Lastspannung über der Laststrecke des Transistors zu ermitteln und ein Messsignal zur Verfügung zu stellen, das abhängig ist von wenigstens dem Laststrom und der Laststreckenspannung. Ein Ansteuerstromquelle ist dazu ausgebildet, das Messsignal zu erhalten und einen Ansteuerstrom an dem Ansteuerausgang zur Verfügung zu stellen, wobei der Ansteuerstrom einen Strompegel aufweist, der abhängig ist von dem Messsignal.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Schaltung mit einem Transistor, einer Messschaltung und einer Ansteuerstromquelle. Der Transistor besitzt eine Laststrecke und eine Steueranschluss. Die Messanordnung ist dazu ausgebildet, einen Laststrom durch eine Laststrecke des Transistors oder eine Lastspannung über der Laststrecke des Transistors zu ermitteln und ein Messsignal zur Verfügung zu stellen. Die Ansteuerstromquelle ist dazu ausgebildet, das Messsignal und ein Eingangssignal zu erhalten und einen Ansteuerstrom an dem Ansteuerausgang zur Verfügung zu stellen, wobei der Ansteuerstrom einen Strompegel abhängig von dem Messsignal aufweist.
Die beigefügten Zeichnungen sind beigefügt, um ein besseres Verständnis von Ausführungsbeispielen zu ermöglichen und bilden einen Teil der Beschreibung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, Ausführungsbeispiele prinzipiell zu erläutern. Die Elemente gemäß der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Gleich Bezugszeichen bezeichnen entsprechende gleiche Teile.
1 veranschaulicht das elektrische Ersatzschaltbild eines als Schalter eingesetzten Transistors.
2 veranschaulicht ein Beispiel einer Ansteuerschaltung für den Transistor.
3 veranschaulicht ein Beispiel einer Ansteuerschaltung (Treiberschaltung) für den Transistor.
4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel von Schaltvorgängen anhand von Signalverläufen.
5 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit einem Transistor und einer Ansteuerschaltung für den Transistor, die eine Widerstandsanordnung mit einem variablen Widerstand aufweist.
6 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuersignalquelle der Ansteuerschaltung.
7 veranschaulicht die Funktionsweise eines Beispiels einer Widerstandsanordnung anhand von Signalverläufen.
8 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Strommessanordnung der Ansteuerschaltung.
9 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Strommessanordnung der Ansteuerschaltung.
10 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Widerstandsanordnung.
11 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Widerstandsanordnung.
12 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Widerstandsanordnung, die einen Transistor als Widerstandselement aufweist.
13 veranschaulicht die Funktionsweise der Widerstandsanordnung gemäß 10 anhand eines Signalverlaufs.
14 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Ansteuerung des Widerstandselements der Widerstandsanordnung gemäß 10.
15 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung.
16 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung, die eine Steuerschaltung und eine Ansteuerschaltung aufweist.
17 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Ansteuerschaltung gemäß 16.
18 veranschaulicht eine Modifikation der Ansteuerschaltung gemäß 17.
19 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Ansteuerschaltung gemäß 16.
20 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel der Ansteuerschaltung gemäß 16.
In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung spezielle Ausführungsbeispiele, wie die Erfindung realisiert werden kann, dargestellt sind.
Selbstverständlich können Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern hier nichts anderes angegeben ist.
1 veranschaulicht anhand eines elektrischen Ersatzschaltbildes die Verwendung eines Transistors 1 als Schalter zum Schalten einer elektrischen Last 23. Der Transistor weist einen Ansteueranschluss (der auch als Steueranschluss bezeichnet werden kann) G zum Zuführen eines Ansteuersignals (Steuersignals) und eine Laststrecke D-S auf. Wird der Transistor – wie in dem dargestellten Beispiel – als elektronischer Schalter zum Schalten einer Last eingesetzt, so ist dessen Laststrecke D-S in Reihe zu der Last 23 zwischen Versorgungsspannungsklemmen, zwischen denen eine Versorgungsspannung anliegt, geschaltet. Eine erste dieser Versorgungsspannungsklemmen ist beispielsweise eine Klemme für ein positives Versorgungspotential V+, und eine zweite dieser Versorgungsspannungsklemmen ist beispielsweise eine Klemme für ein negatives Versorgungspotential bzw. Bezugpotential GND.
Der in 1 dargestellte Transistor 1 ist als MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) realisiert und weist einen Gateanschluss G, der den Ansteueranschluss bildet, sowie Drain- und Sourceanschlüsse D, S, zwischen denen die Lastrecke D-S verläuft, auf. Dieser MOSFET kann insbesondere ein nach dem Kompensationsprinzip funktionierender MOSFET sein. Es sei darauf hingewiesen, dass der in 1 dargestellte MOSFET lediglich als Beispiel anzusehen ist, selbstverständlich kann anstelle dieses MOSFET auch ein beliebiger anderer Transistor, insbesondere ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), ein Sperrschicht-FET (JFET), ein bipolarer Sperrschichttransistor (Bipolar Junction Transistor (BJT), ein High-Electron-Mobility-Transistor (HEMT), ein GaN-HEMT, ein SiC-JFET oder ein SiC-MOSFET verwendet werden.
Außer dem Transistor 1 und der Last 23 sind in 1 auch parasitäre Komponenten dargestellt, die unvermeidlich vorhanden sind. Die Last ist beispielsweise eine Last mit einer ohmschen, einer induktiven und/oder einer kapazitiven Charakteristik. Die Schaltungsanordnung gemäß 1 kann Teil einer Leistungswandleranordnung sein, wie beispielsweise eines Hochsetzwandlers, eines Tiefsetzwandlers, eines Sperrwandlers, oder ähnliches. Diese parasitären Komponenten umfassen interne parasitäre Komponenten des Transistors 1: eine zwischen dem Gateanschluss G und dem Sourceanschluss S vorhandene Gate-Source-Kapazität 14; eine zwischen dem Gateanschluss G und dem Drainanschluss D vorhandene Gate-Drain-Kapazität 13, die auch als Millerkapazität bezeichnet wird; eine zwischen dem Drainanschluss D und dem Sourceanschluss S vorhandene Drain-Source-Kapazität 15; und einen internen Gatewiderstand 11, der zwischen dem von außen zugängigen Gateanschluss G und einem Gateoxid (nicht dargestellt) im Inneren des MOSFET 1 vorhanden ist. Ist der MOSFET ein nach dem Kompensationsprinzip funktionierender MOSFET, so ist der Kapazitätswert seiner Ausgangskapazität in grundsätzlich bekannter Weise von der Ausgangsspannung abhängig und sinkt mit zunehmender Ausgangsspannung nicht-linear ab.
Zusätzlich zu den internen parasitären Komponenten sind externe parasitäre Komponenten vorhanden. Diese externen parasitären Komponenten sind in dem dargestellten Beispiel Zuleitungsinduktivitäten 21, 22, 24, die durch Zuleitungen zu dem Drainanschluss D, dem Sourceanschluss S und dem Gateanschluss G gebildet sind, sowie eine parasitäre Kapazität 25, die zwischen der Gatezuleitung und der Drainzuleitung gebildet ist. Diese Gatezuleitung und die Drainzuleitung sind in nicht näher dargestellter Weise beispielsweise Leiterbahnen auf einer Leiterplatte. Die Kapazität zwischen diesen Leiterbahnen auf der Leiterplatte entspricht der parasitären Kapazität 25.
Der MOSFET 1 beginnt zu leiten, wenn dessen Gate-Source-Kapazität 14 soweit elektrisch aufgeladen ist, dass eine zwischen Gate und Source G, S anliegende Gate-Source-Spannung Vgs größer ist als eine Einsatzspannung des MOSFET. Eine leitende und sperrende Ansteuerung des MOSFET erfolgt mittels einer in 1 nicht näher dargestellten Ansteuerschaltung, die als Ansteuersignal für den MOSFET 1 einen Gatestrom Ig bereitstellt. Bei einem n-Kanal-MOSFET ist dieser Gatestrom so gewählt, dass er in der in 1 dargestellten Stromrichtung fließt, um die Gate-Source-Kapazität 14 aufzuladen und den MOSFET damit leitend anzusteuern, und dass er in der entgegengesetzten Richtung fließt, um die Gate-Source-Kapazität 14 zu entladen, und damit den MOSFET 1 sperrend anzusteuern.
Sperrt der MOSFET 1, so ist der den MOSFET 1 durchfließende Laststrom Ids in etwa Null und eine über der Laststrecke D-S anliegende Laststreckenspannung Vds entspricht wenigstens der Versorgungsspannung. Diese Laststreckenspannung Vds kann jedoch bedingt durch die parasitären Induktivitäten 21, 22, und insbesondere dann, wenn die Last eine induktive Last ist, auch höher sein als die Versorgungsspannung. Bei leitend angesteuertem MOSFET 1 ist der Laststrom Ids ungleich Null und ist wesentlich bestimmt durch die Versorgungsspannung und die Art der Last 23. Die bei leitendem MOSFET 1 anliegende Laststreckenspannung Vds ist abhängig von dem fließenden Laststrom Ids und dem Einschaltwiderstand des Bauelements. Bei einem Leistungs-MOSFET mit einer Spannungsfestigkeit von bis zu einigen 100 Volt beträgt dieser Spannungsabfall lediglich einige Volt, wenn der Laststrom dem Nennstrom des Bauelements entspricht.
Kritisch bei Schaltvorgängen, das heißt beim Übergang des MOSFET 1 vom leitenden in den sperrenden Zustand, und umgekehrt, können steile Flanken des Laststromes Ids oder der Laststreckenspannung Vds sein, das heißt große Änderungen des Laststromes Ids oder der Laststreckenspannung Vds über der Zeit sein. d(Ids)/dt bezeichnet nachfolgend eine zeitliche Änderung des Laststromes, und d(Vds)/dt bezeichnet nachfolgend eine zeitliche Änderung der Laststreckenspannung Vds.
Wird der interne Kanal des MOSFET 1 gesperrt, so fließt der zuvor fließende Laststrom Ids zunächst noch weiter und lädt die Ausgangskapazität 15 auf. Dieser Vorgang ist maßgeblich für die zeitliche Änderung der Laststreckspannung Vds, für die gilt: d(Vds) / dt = Ids / C14 (1)
C14 bezeichnet hierbei den Kapazitätswert der Ausgangskapazität 15. Die zeitliche Änderung der Laststreckenspannung ist dabei um so höher, je größer der vor dem Abschalten des MOSFET 1 fließende Laststrom Ids war und je kleiner die Ausgangskapazität 15 ist. Bei Reduktion des flächenspezifischen Einschaltwiderstands R_ON·A, wobei R_ON den Einschaltwiderstand und A die zur Realisierung des Bauelements benötigte Chipfläche bezeichnet, z. B. durch Ausnutzung des Kompensationsprinzips (Superjunction-Prinzip) verkleinern sich die Chipflächen von Leistungstransistoren bei gleichem Einschaltwiderstand. Diese Verkleinerung der Chipflächen bewirkt auch eine Verkleinerung der Ausgangskapazitäten, so dass bei gleichen Lastströmen größere zeitliche Änderungen der Ausgangsspannung auftreten können.
Bei der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist ein parasitärer Schwingkreis vorhanden, der durch die parasitäre Induktivität 24 der Gatezuleitung, die Gate-Drain-Kapazität 13, die parasitäre Induktivität 21 der Drainzuleitung und die parasitäre Kapazität 25 zwischen den Gate- und Drainzuleitungen gebildet ist. In diesen parasitären Schwingkreis wird Energie eingebracht, wenn sich die Ausgangsspannung Vds ändert, wobei der Energieeintrag umso größer ist, je größer die zeitliche Änderung der Ausgangsspannung Vds ist. Diese eingebrachte Energie regt den Schwingkreis zu Oszillationen an, deren Frequenzen im Bereich von einigen 100 MHz liegen können und die Spannungsspitzen an dem Gateanschluss G verursachen können, deren Amplitude umso höher ist, je höher die in den parasitären Schwingkreis eingebrachte Energie ist. Solche Spannungsspitzen sind insofern unerwünscht, als sie zu hohen Spannungsbelastungen und im ungünstigsten Fall zu einer Zerstörung des Gateoxids des MOSFET 1 führen können. Aufgrund des oben erläuterten Zusammenhangs zwischen dem Kapazitätswert der Ausgangskapazität und der Steilheit der Spannungsflanke besteht dieses Problem um so mehr, je kleiner die Ausgangskapazität ist.
Wird der MOSFET 1 abgeschaltet und wird der Laststrom Ids (nach Aufladen der Drain-Source-Kapazität 15) zu Null, so führt diese Änderung des Laststromes Ids zu einer induzierten Spannung in der parasitären Induktivität 22 der Sourcezuleitung. Für diese induzierte Spannung V22 gilt: V22 = L22· d(Ids) / dt (2)
L22 bezeichnet dabei den Induktivitätswert dieser parasitären Induktivität. Ist dieser Induktivitätswert L22 gegeben, so ist die induzierte Spannung V22 umso größer, je größer die zeitliche Änderung des Laststromes Ids ist. Wird die Laststreckenspannung Ids bei Abschalten des MOSFET 1 kleiner, so ist die Spannung V22 eine bezogen auf das Bezugspotential GND negative Spannung. Liegt der Gateanschluss G des MOSFET 1 beispielsweise auf Bezugspotential GND, um den MOSFET sperrend anzusteuern, so bewirkt die am Sourceanschluss S anliegende induzierte negative Spannung V22, dass über der Gate-Source-Strecke des MOSFET 1 eine Ansteuerspannung anliegt, die der induzierten Spannung V22 entspricht und die den MOSFET 1 aufsteuert. Hieraus kann ein unerwünschtes Schwingungsverhalten beim Abschalten des MOSFET 1 resultieren.
Die 2 und 3 veranschaulichen Beispiele einer Ansteuerschaltung 3 zur Ansteuerung eines Transistors 1. Dieser Transistor 1, der in den 2 und 3 ebenfalls dargestellt ist, ist beispielsweise ein MOSFET, wie er bereits anhand von 1 erläutert wurde.
Die Ansteuerschaltung 3 umfasst: einen Ansteuerausgang 31 zum Anschließen an den Ansteueranschluss G des MOSFET 1, eine Ansteuerstromquelle 7 zur Bereitstellung eines Ansteuerstromes Ig an dem Ansteuerausgang 31, und eine Messanordnung 5 zur Bereitstellung eines Messsignals S5, das der Ansteuerstromquelle 7 zugeführt ist. Die Messanordnung 5 ist bezugnehmend auf 2 beispielsweise eine Strommessanordnung, die dazu ausgebildet ist ein Strommesssignal als Messsignal S5 zu erzeugen, das von einem die Laststrecke D-S des Transistors 1 durchfließenden Strom abhängig ist. Bezugnehmend auf 3 kann die Messanordnung auch ein Spannungsmessanordnung sein, die dazu ausgebildet ist, als Messsignal S5 ein Spannungsmesssignal zu erzeugen das von einer Spannung über der Laststrecke D-S des Transistors 1 abhängig ist.
Eine leitende oder sperrende Ansteuerung des MOSFET 1 erfolgt bei der in den 2 und 3 dargestellten Ansteuerschaltung 3 nach Maßgabe eines Eingangssignals Sin, das der Ansteuerstromquelle 7 zugeführt ist. Dieses Eingangssignal Sin ist beispielsweise ein zweiwertiges Signal, das einen Einschaltpegel und einen Ausschaltpegel annehmen kann. Die Ansteuerstromquelle 7 ist hierbei dazu ausgebildet, an dem Ansteuerausgang einen Ansteuerstrom Ig zur Verfügung zu stellen, der von dem Eingangssignal Sin abhängig ist und der beispielsweise abhängig von dem Signalpegel des Eingangssignals einen Einschaltstrompegel oder einen Ausschaltstrompegel aufweist. Eine leitende Ansteuerung des Transistors 1 erfolgt in diesem Beispiel dann, wenn der Ansteuerstrom Ig seinen Einschaltstrompegel aufweist, und eine sperrende Ansteuerung des Transistors 1 erfolgt in diesem Beispiel dann, wenn der Ansteuerstrom Ig seinen Ausschaltstrompegel aufweist.
Die Art des Ansteuerstroms ist von der Art des Transistors abhängig, der durch die Ansteuerschaltung 3 angesteuert wird. Für die folgende Erläuterung sei angenommen, dass dieser Transistor ein n-Kanal-MOSFET ist. Für die Ansteuerung eines solchen Transistors liefert die Ansteuerstromquelle 7 bei einem Einschaltpegel des Eingangssignals Sin einen Ansteuerstrom mit einem Einschaltstrompegel, der in der in den 2 und 3 eingezeichneten Stromrichtung fließt. Die Gate-Source-Kapazität (14 in 1) des Transistors 1 wird dadurch aufgeladen, so dass der Transistor 1 leitend angesteuert wird. Ein solcher Ansteuerstrom mit einem Einschaltstrompegel wird nachfolgend auch als Gate-Ladestrom bezeichnet. Bei einen Ausschaltpegel des Ansteuersignals Sin liefert die Ansteuerstromquelle 7 einen Ansteuerstrom mit einem Ausschaltstrompegel, der entgegen der in den 2 und 3 dargestellten Richtung fließt und der die Gate-Source-Kapazität des MOSFET entlädt, wodurch der MOSFET 1 gesperrt wird. Unter Berücksichtigung der in den 2 und 3 dargestellten Stromrichtung für den Ansteuerstrom Ig ist der Einschaltstrompegel ein positiver Strompegel und der Ausschaltstrompegel ist ein negativer Strompegel.
Die Amplitude des Gate-Ladestroms bzw. des Gate-Entladestroms beeinflusst – bei einer gegebenen Gate-Source-Kapazität 14 – unmittelbar die Schaltgeschwindigkeit des angesteuerten Transistors 1, und damit die Steilheit der Schaltflanken. Dabei gilt allgemein, dass die Schaltgeschwindigkeit – und damit die Steilheit der Schaltflanken – mit abnehmender Amplitude des Gate-Ladestroms oder Gate-Entladestroms abnimmt. Über den Einschaltstrompegel und den Ausschaltstrompegel des Ansteuerstromes Ig ist bei dieser Ansteuerschaltung 3 unmittelbar die Schaltgeschwindigkeit des Transistors bzw. die Steilheit der Schaltflanken einstellbar.
4 veranschaulicht anhand schematisch dargestellter zeitlicher Verläufe des Eingangssignals Sin, der Laststreckenspannung Vds und des Laststreckenstromes Ids die Ansteuerung eines MOSFET 1 mittels der anhand der 2 und 3 erläuterten Ansteuerschaltung 3. In dem dargestellten Beispiel erfolgt eine Ansteuerung des MOSFET getaktet bzw. pulsweitenmoduliert, das heißt der MOSFET wird während aufeinanderfolgender Ansteuerperioden jeweils für eine Einschaltdauer, die in 4 mit Ton bezeichnet ist, eingeschaltet und für eine sich an die Einschaltdauer Ton anschließende Ausschaltdauer, die in 4 mit Toff bezeichnet ist, ausgeschaltet. Die Einschaltdauer Ton entsprich in 4 der Zeitdauer, während der das Einschaltsignal Sin einen Einschaltpegel (in dem Beispiel einen High-Pegel) annimmt, und die Ausschaltdauer entspricht der Zeitdauer, während der das Eingangssignal Sin einen Ausschaltpegel (in dem Beispiel einen Low-Pegel) annimmt. Eine Dauer einer Ansteuerperiode ist in 4 mit T bezeichnet.
Sowohl die Dauern T aufeinanderfolgender Ansteuerperioden, als auch die Einschalt- und die Ausschaltdauern Ton, Toff während aufeinanderfolgender Ansteuerperioden, können unterschiedlich sein bzw. variieren.
Entsprechend der bisherigen Erläuterungen beginnt die Laststreckenspannung Vds mit Beginn der Einschaltdauer Ton, wenn also ein Gate-Ladestrom fließt, abzusinken, bis der MOSFET 1 vollständig leitet und die Laststreckenspannung ihren Minimalwert annimmt, und der Laststrom Ids beginnt anzusteigen. Umgekehrt beginnt die Laststreckenspannung Vds anzusteigen, wenn das Einschaltsignal Sin seinen Ausschaltpegel annimmt, so dass ein Gate-Entladestrom fließt, und die Laststreckenspannung Ids beginnt abzusinken.
Um die zeitliche Änderung d(Vds/dt) der Laststreckenspannung Vds und d(Ids/dt) des Laststromes Ids kontrollieren, und insbesondere nach oben hin begrenzen zu können, sind der Einschaltstrompegel und der Ausschaltstrompegel des Ansteuerstromes Ig abhängig von dem Messsignal S5 einstellbar. Eine Einstellung dieser Ein- und Ausschaltstrompegel erfolgt derart dass der Betrag des Gate-Ladestroms und/oder des Gate-Entladestroms für größer werdende Lastströme oder größer werdende Laststreckenspannungen kleiner wird. Dies führt bei großen Lastströmen zu einer Verlangsamung der Schaltvorgänge, wodurch eine Begrenzung der zeitlichen Änderung der Laststreckenspannung Vds bzw. des Laststromes Ids während der Schaltvorgänge erfolgt. Eine Einstellung der Einschalt- und der Ausschaltstrompegel kann abhängig von wenigstens dem Laststrom (wie in 2) oder der Laststreckenspannung erfolgen. Man macht sich hierbei zu Nutze, dass die Laststreckenspannung Vds bei vollständig leitend angesteuertem Transistor 1 über den Einschaltwiderstand als Proportionalitätsfaktor unmittelbar proportional zu dem Laststrom Ids ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Einschalt- und die Ausschaltstrompegel eingestellt abhängig von den Laststrom oder der Laststreckenspannung. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden sowohl der Laststrom als auch die Laststreckenspannung berücksichtigt. In diesem Fall wird ein gewichtetes Signal basierend auf den Laststrom und der Laststreckenspannung erzeugt und die Einschalt- und die Ausschaltströme werden basierend auf dem gewichteten Signal erzeugt.
Der Einschalt- und der Ausschaltstrompegel können gleiche Beträge besitzen und sich lediglich hinsichtlich des Vorzeichens unterscheiden, können jedoch auch so erzeugt werden, dass sie unterschiedliche Beträge aufweisen. Insbesondere besteht auch die Möglichkeit, nur einen dieser Strompegel, z. B. den Einschaltstrompegel, abhängig von dem Messsignal S5 einzustellen. Diese Strompegel können sich kontinuierlich mit dem Laststrom Ids oder der Laststreckenspannung Vds oder auch schrittweise mit dem Laststrom Ids oder der Laststreckenspannung Vds ändern. Bei einem Beispiel ist vorgesehen, den Laststrom Ids oder die Laststreckenspannung Vds während einer Einschaltperiode Ton zu ermitteln und die Strompegel für die nächste oder für einige nächste Ansteuerperioden an den ermittelten Wert für den Laststrom Ids oder die Laststreckenspannung Vds anzupassen.
5 zeigt ein Beispiel für eine mögliche Realisierung der Ansteuerstromquelle 7. Diese Ansteuerstromquelle 7 weist eine Widerstandsanordnung 4 und eine Ansteuersignalquelle 6 auf. Ei Die Widerstandsanordnung 4 ist zwischen die Ansteuersignalquelle 6 und den Ansteuerausgang 31 geschaltet und besitzt einen ohmschen Widerstandwert, der von dem Messsignal S5 abhängig ist. Zur Einstellung dieses Widerstandswertes ist der Widerstandsanordnung 4 das Messsignal S5 von der Messanordnung 5 (in 5 nicht dargestellt) zugeführt.
Das Eingangssignal Sin, nach dessen Maßgabe eine leitende oder sperrende Ansteuerung des Transistors 1 erfolgt ist der Ansteuersignalquelle 6 zugeführt. Dieses Eingangssignal Sin ist – wie bereits erläutert – beispielsweise ein zweiwertiges Signal, das einen Einschaltpegel und einen Ausschaltpegel annehmen kann. Die Ansteuersignalquelle 6 ist dazu ausgebildet, an einem Signalquellenausgang 61 ein Ansteuersignal zur Verfügung zu stellen, das von dem Eingangssignal Sin abhängig ist. Weist das Eingangssignal Sin einen Einschaltpegel auf, so liefert die Ansteuersignalquelle 6 über die Widerstandsanordnung 4 ein Ansteuersignal an den Ansteuerausgang 31, das zur leitenden Ansteuerung eines an den Ansteuerausgang 31 anschließbaren Transistors 1 geeignet ist. Die Art des Ansteuersignals ist dabei von der Art des Transistors abhängig, der durch die Ansteuerschaltung 3 angesteuert wird. Für die nachfolgende Erläuterung sei angenommen, dass dieser Transistor ein n-Kanal-MOSFET ist.
Zur Ansteuerung eines solchen n-Kanal-MOSFET liefert die Ansteuersignalquelle 6 bei einem Einschaltpegel des Eingangssignals Sin bezogen auf den Sourceanschluss S des MOSFET 1 eine positive Ansteuerspannung V6, die über die Widerstandsanordnung 4 zu einem in der dargestellten Richtung fließenden Ansteuerstrom Ig bzw. Gate-Ladestrom an den Ansteuerausgang 31 führt, durch den die Gate-Source-Kapazität (14 in 1) aufgeladen wird, so dass der MOSFET 1 leitend angesteuert wird. Weist das Eingangssignal Sin einen Ausschaltpegel auf, so liefert die Ansteuersignalquelle 6 eine bezogen auf den Sourceanschluss S des MOSFET 1 negative Spannung oder bezogen auf den Sourceanschluss S des MOSFET 1 eine Spannung von Null, die über die Widerstandsanordnung 4 zu einem entgegen der dargestellten Richtung fließenden Ansteuerstrom Ig bzw. Gate-Entladestrom führt, durch den die Gate-Source-Kapazität des MOSFET 1 entladen wird, wodurch der MOSFET 1 gesperrt wird.
Die Ansteuersignalquelle 6 ist beispielsweise so realisiert, dass sie Ansteuerspannung V6 nur abhängig von dem Einschaltsignal Sin erzeugt. In diesem Fall ist der Ansteuerstrom Ig unmittelbar von dem Widerstandswert der Widerstandsanordnung 4 abhängig und ist umso geringer, je größer dieser Widerstandswert ist. Da die Amplituden des Gate-Ladestroms und des Gate-Entladestroms –, d. h. der Einschaltstrompegel und der Ausschaltstrompegel, bei einer gegebenen Gate-Source-Kapazität 14 – unmittelbar die Schaltgeschwindigkeit des angesteuerten Transistors 1, und damit die Steilheit der Schaltflanken beeinflussen ist bei der dargestellten Ansteuerschaltung 3 die Schaltgeschwindigkeit bzw. die Steilheit der Schaltflanken einstellbar über die Widerstandsanordnung einstellbar.
Ein Beispiel einer Ansteuersignalquelle 6, die die Ansteuerspannung V6 bereitstellt, ist in 6 dargestellt. Diese Ansteuersignalquelle 6 weist einen Inverter mit zwei komplementären Transistoren 62, 63 auf, die zwischen Klemmen für ein positives und ein negatives Ansteuerpotential +Vcc, –Vcc geschaltet sind. Das positive und das negative Ansteuerpotential sind dabei jeweils Ansteuerpotentiale, die auf das elektrische Potenzial an einem der Laststreckenanschlüsse des Transistors – bei einem MOSFET das elektrische Potential an dem Sourceanschluss S – bezogen sind. Anstelle des negativen Ansteuerpotentials –Vcc könnte das untere Ansteuerpotential auch Null sein, d. h. dem elektrischen Potential an dem Laststreckenanschluss entsprechen. Die beiden komplementären Transistoren 61, 62 sind jeweils durch das Eingangssignal Sin über einen Inverter 64 angesteuert. In dem dargestellten Beispiel ist der obere der beiden Transistoren des Inverters ein p-Kanal-Transistor und der untere ein n-Kanal-Transistor. Leitet der obere 62 der beiden Transistoren und sperrt der untere 63, so liegt der Signalquellenausgang 61 auf dem positiven Ansteuerpotential Vcc. Ist ein MOSFET 1 angeschlossen, so fließt in diesem Fall ein Gate-Ladestrom in der in 6 eingezeichneten Richtung, dessen Stromwert maßgeblich abhängig ist von dem Widerstandswert der Widerstandsanordnung 4. Leitet der untere 63 der beiden Transistoren und sperrt der obere 62, so liegt der Signalquellenausgang 61 auf dem negativen Ansteuerpotential –Vcc bzw. Null und bei angeschlossenem MOSFET 1 fließt ein Entladestrom entgegen der in 6 eingezeichneten Richtung, dessen Stromwert maßgeblich abhängig ist von dem Widerstandswert der Widerstandsanordnung 4.
Bei der in 6 dargestellten Ansteuersignalquelle 6 leitet der obere Transistor 62 und der untere Transistor 63 sperrt, wenn das Eingangssignal Sin einen High-Pegel annimmt. Umgekehrt leitet der untere Transistor 63 und der obere Transistor 62 sperrt, wenn das Eingangssignal Sin einen Low-Pegel annimmt. Bei dieser Ansteuersignalquelle 6 entspricht ein High-Pegel des Eingangssignals Sin einem Einschaltpegel und ein Low-Pegel des Eingangssignals Sin entspricht einem Ausschaltpegel.
Bei der Ansteuerschaltung gemäß 5 ist der Widerstandswert der Widerstandsanordnung 4 abhängig von Messsignal, d. h. abhängig von dem Laststrom Ids bzw. der Laststreckenspannung Vds einstellbar. Bei einem Beispiel ist vorgesehen, dass dieser ohmsche Widerstand wenigstens zwei unterschiedliche Widerstandswerte annehmen kann: einen ersten Widerstandswert; und einen gegenüber dem ersten Widerstandswert größeren zweiten Widerstandswert. Die Widerstandsanordnung 4 ist in diesem Fall dazu ausgebildet, den größeren zweiten Widerstandswert für Laststromwerte anzunehmen, die größer sind als ein vorgegebener Laststrom-Schwellenwert bzw. Laststreckenspannungs-Schwellenwert, und den kleineren ersten Widerstandswert anzunehmen, für Laststromwerte, die kleiner sind als der vorgegebene Laststrom-Schwellenwert bzw. Laststreckenspannungs-Schwellenwert. Die Erhöhung des Widerstandswertes der Widerstandsanordnung 4 für große Laststromwerte bzw. Laststreckenspannungswerte, das heißt beispielsweise für Laststromwerte bzw. Laststreckenspannungswerte, die größer sind als der Laststrom-Schwellenwert bzw. bzw. Laststreckenspannungs-Schwellenwert, führt zu einer Verringerung des Gate-Lade- und Entladestroms und damit zu einer Verlangsamung der Schaltvorgänge. Auf diese Weise erfolgt eine Begrenzung der zeitlichen Änderung der Laststreckenspannung Vds bzw. des Laststromes Ids während der Schaltvorgänge.
Ein Beispiel für eine Abhängigkeit des Widerstandswertes der Widerstandsanordnung 4 von dem Messsignal S5 ist in 7 dargestellt. Rg bezeichnet in 7 den Widerstandswert der Widerstandsanordnung 4. In dem dargestellten Beispiel entspricht dieser Widerstandwert Rg einem ersten Widerstandswert R1 für Messsignalwerte S5, die kleiner sind als ein Schwellenwert S5_th, und einem zweiten Widerstandwert R2 für Messsignalwerte S5, die größer sind als der Schwellenwert S5_th. Der Messsignalschwellenwert entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar einem Laststromschwellenwert oder einem Laststreckenspannungsschwellenwert.
Es besteht die Möglichkeit, die Widerstandsanordnung 4 so zu realisieren, dass diese mehr als zwei unterschiedliche Widerstandswerte annehmen kann. Eine in Figur strichpunktiert dargestellte Kurve veranschaulicht den Verlauf des Widerstandswertes Rg für ein solches Beispiel. Die Widerstandanordnung 4 kann hierbei abhängig von dem Laststrom Ids drei unterschiedliche Widerstandswerte annehmen: einen ersten Widerstandswert R1 für Messsignalwerte, die kleiner sind, als ein erster Schwellenwert S5_th1; einen zweiten Widerstandswert R12 für Messsignalwerte zwischen einem ersten und einem zweiten Schwellenwert S5_th1, S5_th, und einen dritten Widerstandswert R12 für Messsignalwerte größer als der zweite Schwellenwert S5_sth2. Das Vorsehen von drei unterschiedlichen Widerstandswerten ist lediglich als Beispiel anzusehen. Selbstverständlich kann die Anzahl der unterschiedlichen Widerstandswerte, die die Widerstandanordnung 4 annehmen kann, beliebig gewählt werden.
Die zeitliche Änderung der Laststreckenspannung Vds und des Laststromes Ids während der Schaltvorgänge ist abhängig von dem maximalen Laststrom (Ids_max in 4) bzw. einer maximalen Laststreckenspannung, der während einer Einschaltdauer Ton auftritt. Bei einem Beispiel ist vorgesehen, den Widerstandswert der Widerstandsanordnung 4 unmittelbar abhängig von dem Maximalwert des Laststromes oder der Laststreckenspannung einzustellen, der während dieser Ansteuerperiode auftritt.
Ein Beispiel einer Messanordnung 5, mittels der eine solche Funktion erreicht werden kann, ist in 8 dargestellt. Diese Messanordnung 5 weist eine Messeinheit 51 auf, die entweder als Strommessanordnung oder als Spannungsmessanordnung realisiert ist und die dazu ausgebildet ist, den Laststrom Ids des Transistors (in 8 nicht dargestellt) oder dessen Laststreckenspannung zu erfassen und ein erstes Messsignal S51 zu erzeugen, das beispielsweise proportional zu dem Laststrom Ids oder der Laststreckenspannung Vds ist. Dieses erste Messsignal S51 ist einem Spitzenwertgleichrichter 52 zugeführt, an dessen Ausgang das Messsignal S5 zur Verfügung steht. Der Spitzenwertgleichrichter 52 ist rücksetzbar und liefert als Messsignal S5 an seinem Ausgang den Maximalwert des ersten Messsignals S51, der seit dem letzten Zurücksetzen aufgetreten ist. Ein Rücksetzen des Spitzenwertgleichrichters 52 erfolgt beispielsweise durch das Eingangssignal Sin jeweils zu Beginn einer neuen Ansteuerperiode, das heißt bei einem Wechsel des Eingangssignals Sin von einem Ausschaltpegel auf einen Einschaltpegel.
Bei Verwendung der in 8 dargestellten Messanordnung 5 stellt sich der korrekte Widerstandswert der Widerstandsanordnung 4, bzw. allgemein der korrekte Ansteuerstrom, erst im Verlauf der Einschaltdauer Ton ein, nämlich innerhalb der Zeitdauer, innerhalb der der Laststrom Ids auf seinen Maximalwert ansteigt. Während des Abschaltvorgangs ist der dem maximalen Laststrom zugehörige Widerstandswert dann eingestellt und sorgt in gewünschter Weise für eine Begrenzung der zeitlichen Änderungen der Laststreckenspannung Vds und des Laststromes Ids. Es sei darauf hingewiesen, dass das erste Messsignal S51 bei dieser Anordnung unmittelbar ein Maß für den Laststrom Ids bzw. die Laststreckenspannung Vds darstellt.
Bei einem weiteren Beispiel ist vorgesehen, den maximalen Laststrom Ids oder die maximale Laststreckenspannung Vds während einer Ansteuerperiode zu ermitteln und diesen maximalen Wert während wenigstens einer nachfolgenden Ansteuerperiode zur Einstellung des Widerstandswertes, bzw. allgemein des Ansteuerstromes, zu verwenden. Der Widerstandswert kann dabei von Ansteuerperiode zu Ansteuerperiode jeweils abhängig von den während der vorangehenden Ansteuerperiode ermittelten maximalen Laststrom- oder Laststreckenspannungswert neu eingestellt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den maximalen Laststrom oder die maximale Laststreckenspannung nur während jeder n-ten – mit n > 1 –, Ansteuerperiode zu ermitteln und den so ermittelten maximalen Wert zur Einstellung des Widerstandswertes bzw. des Ansteuerstromes während der nachfolgenden n – 1 Ansteuerperioden zu verwenden.
9 zeigt ein Beispiel einer Messanordnung 5, die zur Realisierung einer solchen Funktionsweise geeignet ist. Diese Messanordnung 5 unterscheidet sich von der in 6 dargestellten dadurch, dass dem Spitzenwertgleichrichter 52 ein Abtast- und Halteglied 53 nachgeschaltet ist, dem das Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrichters 52 zugeführt ist, und an dessen Ausgang des Strommesssignal S5 zur Verfügung steht. Das Abtast- und Halteglied 53 tastet das Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrichters 52 beispielsweise nach Maßgabe des Einschaltsignals Sin jeweils zu Beginn einer Ansteuerperiode ab. Als Messsignal S5 während einer aktuellen Ansteuerperiode steht dann der Maximalwert des Laststromes Ids bzw. der Laststreckenspannung während der vorangehenden Ansteuerperiode zur Verfügung. Eine Aktualisierung des Messsignals S5 nur während jeder n-ten Ansteuerperiode kann dadurch erreicht werden, dass das Abtast- und Halteglied 53 derart angesteuert wird, dass es das Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrichters 52 nur alle n-Ansteuerperioden abtastet. Eine Ansteuerung des Abtast- und Halteglieds 53 mittels des Eingangssignals Sin erfolgt in diesem Fall durch einen optionalen Zähler 54, der Pegelwechsel des Eingangssignals Sin zählt und der das Abtast- und Halteglied 53 ansteuert, nachdem n vorgegebene Flankenwechsel, das heißt beispielsweise n Flankenwechsel von einem Ausschaltpegel auf einen Einschaltpegel, aufgetreten sind.
Ein Beispiel einer Widerstandsanordnung 4, die dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Strommesssignal S5 mehrere unterschiedliche Widerstandswerte anzunehmen, ist in 10 dargestellt. Diese Widerstandsanordnung 4 umfasst wenigstens zwei – in dem Beispiel drei – Reihenschaltungen mit jeweils einem ohmschen Widerstand 41 ₁, 41 ₂, 41 _n und einem Schaltelement 42 ₁, 42 ₂, 42 _n, die parallel zueinander und jeweils zwischen den Ausgang 61 der Ansteuersignalquelle und den Ansteuerausgang 31 geschaltet sind. Zur Ansteuerung der Schaltelemente 42 ₁, 42 ₂, 42 _n ist eine Auswerteschaltung 43 vorgesehen, der das Strommesssignal S5 zugeführt ist und die die einzelnen Schaltelemente über Ansteuersignale S1, S2, Sn abhängig von diesem Strommesssignal S5 leitend oder sperrend ansteuert. Bei einem Beispiel ist vorgesehen, dass die einzelnen ohmschen Widerstände 41 ₁, 41 ₂, 41 _n jeweils unterschiedliche ohmsche Widerstandwert besitzen und dass die Auswerteschaltung 43 abhängig von dem Messsignal S5 nur jeweils eines der Schaltelemente leitend und die übrigen Schaltelemente sperrend ansteuert. Die ohmschen Widerstandswerte entsprechen bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise den in 7 dargestellten ohmschen Widerstandswerten R1, R11, R12. Die Auswerteschaltung 43 ist in diesem Fall dazu ausgebildet, das Messsignal S5 mit Schwellenwerten S5_th1, S5_th, S5_th2 zu vergleichen, die zu Laststrom-Schwellenwerten oder Laststreckenspannungs-Schwellenwerten korrespondieren, und abhängig von dem Vergleichsergebnis eines der Schaltelemente leitend anzusteuern, um die anhand von 7 erläuterte Abhängigkeit des ohmschen Widertandswertes von dem Laststrom Ids/der Laststreckenspannung Vds bzw. dem Strommesssignal S5 zu erreichen. Selbstverständlich können mehr als drei Reihenschaltungen mit je einem Widerstandselement und einem Schaltelement vorgesehen werden, um eine feinere Auflösung zu erreichen, das heißt um kleinere Laststromintervalle oder Laststreckenspannungsintervalle zu erhalten, denen jeweils ein Widerstandswert zugeordnet ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die einzelnen ohmschen Widerstände 4 ₁, 41 ₂, 41 _n jeweils gleiche ohmsche Widerstandswerte besitzen und dass die Auswerteschaltung 43 dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Strommesssignal S5 die Anzahl der leitend angesteuerten Schaltelemente zu variieren. Hierdurch wird die Anzahl der parallel geschalteten Widerstandselemente, und damit der zwischen der Ausgangsklemme 61 der Ansteuersignalquelle und dem Ansteuerausgang 31 wirksame ohmsche Widerstandswert variiert.
Es besteht auch die Möglichkeit, die beiden zuvor genannten Varianten zu kombinieren, das heißt ohmsche Widerstände mit unterschiedlichen ohmschen Widerstandswerten vorzusehen und die Auswerteschaltung 43 dennoch so zu realisieren, dass diese ein, zwei oder mehr Schaltelemente abhängig von einem Strommesssignal S5 gleichzeitig leitend ansteuern kann. Die Auswerteschaltung 43 und die Reihenschaltungen sind bei allen Varianten so aufeinander abgestimmt, dass der zwischen dem Signalquellenausgang 61 und dem Ansteuerausgang 31 wirksame Widerstand um so größer ist, je größer der durch das Strommesssignal repräsentierte Laststrom ist.
11 zeigt ein weiteres Beispiel einer Widertandsanordnung 4, durch die abhängig von dem Messsignal S5 mehrere unterschiedliche diskrete Widerstandswerte zwischen dem Ausgang 61 der Ansteuersignalquelle und dem Ansteuerausgang 31 einstellbar sind. Diese Widerstandsanordnung 4 umfasst eine widerstandsbehaftete Leiterbahn 44 mit einem Eingangsabgriff 44 ₀, der an den Signalquellenausgang 61 angeschlossen ist, und mit mehreren – in dem Beispiel drei – beabstandet zueinander angeordneten Ausgangsabgriffen 44 ₁, 44 ₂, 44 _n, von denen jeder über jeweils ein Schaltelement 45 ₁, 45 ₂, 45 _n an den Ansteuerausgang 31 angeschlossen ist. Zur Ansteuerung dieser Schaltelemente 45 ₁, 45 ₂, 45 _n ist eine Auswerteschaltung 43 vorgesehen, der das Messsignal S5 zugeführt ist und die dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Messsignal S5 über Ansteuersignale S1, S2, Sn jeweils eines der Schaltelemente 45 ₁, 45 ₂, 45 _n leitend anzusteuern. Die Funktionsweise der Auswerteschaltung 43 entspricht hierbei der Funktionsweise der zuvor anhand von 10 erläuterten Auswerteschaltung gemäß der ersten Variante. Ist eines der Schaltelement 45 ₁, 45 ₂, 45 _n leitend angesteuert, so entspricht der zwischen dem Signalquellenausgang 61 und dem Ansteuerausgang 31 wirksame ohmsche Widerstand dem ohmschen Widerstand, den die Leiterbahn 44 zwischen dem Eingangsabgriff 44 ₀ und demjenigen Ausgangsabschnitt, dessen zugeordnetes Schaltelement leitend angesteuert ist, besitzt. Der ohmsche Widerstandswert ist dabei um so größer, je weiter der Ausgangsabgriff, dessen zugeordnete Schaltelemente leitend angesteuert sind, von dem Eingangsabgriff 44 ₀ entfernt ist.
Bei einem weiteren Beispiel ist vorgesehen, den Widerstandswert der Widerstandsanordnung 4 kontinuierlich abhängig von dem Messsignal 5 zu variieren. Ein Beispiel einer solchen Widerstandsanordnung ist in 12 dargestellt. Diese Widerstandsanordnung 4 weist ein steuerbares Widerstandselement 46 auf, das eine zwischen den Signalquellenausgang 61 und den Ansteuerausgang 31 geschaltete Widerstandsstrecke und einen Einstellanschluss aufweist. Dieses Widerstandselement ist in dem dargestellten Beispiel ein Transistor, einsbesondere ein MOSFET, dessen Laststrecke bzw. Drain-Source-Strecke, die Widerstandsstrecke bildet, und dessen Steueranschluss bzw. Gateanschluss, den Einstellanschluss bildet. Dieser als Widerstandselement dienende Transistor ist durch eine Auswerteschaltung 47 angesteuert, der das Messsignal S5 zugeführt ist und die ein von dem Messsignal abhängiges Ansteuersignal Vg₄₆ zur Verfügung stellt. Die Zuordnung des Strommesssignals S5 zu unterschiedlichen Signalwerten des Einstellsignals Vg₄₆ durch die Auswerteschaltung 47 erfolgt beispielsweise durch eine Berechnungseinheit oder mittels einer Nachschlagetabelle, die den einzelnen möglichen Werten des Messsignals S5 jeweils einen Wert des Einstellsignals Vg₄₆ zuordnet.
13 veranschaulicht für ein Beispiel die Abhängigkeit eines ohmschen Widerstandes R₄₆ der Widerstandstrecke abhängig von dem Messsignal S5. In dem dargestellten Beispiel besitzt der Widerstand R₄₆ für einen vorgegebenen Schwellenwert S5_th einen Maximalwert, auf den er ausgehend von kleineren Messsignalwerten ansteigt und ausgehend von dem er für größer werdende Strommesssignalwerte wider absinkt. Der Widerstand R₄₆ für Messsignalwerte, die größer sind als der Schwellenwert S5_th ist dabei jedoch größer als der Widerstandswert R₄₆ für sehr kleine Messsignalwerte.
14 veranschaulicht die Abhängigkeit der Einstellwerte Vg₄₆ von dem Messsignal S5 für den Fall eines n-Kanal-MOSFET als Widerstandselement. Für die Strommesssignalwerte S5, für die der Widerstandswert R₄₆ seinen Maximalwert annimmt, besitzt das Einstellsignal seinen Minimalwert, und umgekehrt.
Allgemein gilt für alle der zuvor erläuterten Widerstandsanordnungen, dass es wenigstens einen Wertebereich des Laststromes bzw. der Laststreckenspannung gibt, für den der Widerstandswert der Widerstandsanordnung mit zunehmendem Laststrom oder zunehmender Laststreckenspannung entweder kontinuierlich oder stufenweise zunimmt bzw. für den der bzw. der Ansteuerstrom mit zunehmendem Laststrom oder zunehmender Laststreckenspannung entweder kontinuierlich oder stufenweise abnimmt. Der Widerstandswert bzw. Ansteuerstrom kann dabei für den gesamten Bereich möglicher Laststrom- oder Laststreckenspannungswerte monoton zunehmen bzw. abnehmen, wie dies anhand von 7 erläutert wurde. Der Widerstandswert/der Laststrom kann auch lediglich für einen Teilbereich möglicher Laststromwerte bzw. Laststreckenspannungswerte monoton zunehmen/abnehmen, und für einen anderen Teilbereich wieder abnehmen/zunehmen, wie dies anhand von 13 erläutert wurde.
Die Auswerteschaltungen der zuvor erläuterten Widerstandsanordnungen können Teil einer integrierten Schaltung sein, die die Ansteuerstromquelle 7 und auch die Messanordnung beinhalten kann. Der Transistor 46, der anhand von 12 erläuterten Widerstandsanordnung 4 kann dabei ebenfalls Teil einer solchen integrierten Schaltung sein.
Als Messeinheit der zuvor erläuterten Messanordnungen 5 eignen sich beliebige Strommesseinheiten, die geeignet sind, den Laststrom eines Transistors zu erfassen und ein zu diesem Laststrom proportionales erstes Strommesssignal zur Verfügung zu stellen. Solche Messeinheiten umfassen beispielsweise einen Messwiderstand, der während des Betriebs in Reihe zur Laststrecke des Transistors geschaltet ist. Solche Messeinheiten können jedoch auch nach dem sogenannten Strom-Sense-Prinzip funktionieren und einen Transistor umfassen, der parallel zu dem Transistor geschaltet ist, dessen Laststrom erfasst werden soll und der im gleichen Arbeitspunkt wie der zu messende Transistor betrieben wird. Ein den Messtransistor durchfließender Strom ist hierbei unmittelbar proportional zu dem Strom, der den zu messenden Transistor durchfließt. Der Proportionalitätsfaktor entsprich hierbei einem Flächenverhältnis zwischen dem Messtransistor und dem zu messenden Transistor. Solche Strommesseinheiten sind grundsätzlich bekannt, so dass auf weitere Ausführungen hierzu verzichtet werden kann. Darüber hinaus eignen sich als Messeinheiten beliebige Spannungsmesseinheiten, die geeignet sind eine Spannung über der Laststrecke unmittelbar oder mittelbar zu erfassen. Eine solche Messung der Laststreckenspannung kann durch eine Messung der Spannung über der Last erfolgen, wobei die Laststreckenspannung unter Berücksichtigung einer über der Reihenschaltung mit dem Transistor 1 und der Last Z anliegenden Versorgungsspannung zu der Spannung über der Last in Beziehung steht.
Bei den zuvor erläuterten Schaltungsanordnungen erfolgt eine Einstellung des Ansteuerstromes Ig abhängig von einem den Transistor durchfließenden Laststrom oder abhängig von einer über der Laststrecke des Transistors 1 anliegenden Laststreckenspannung. Bei einem weiteren Beispiel einer Ansteuerschaltung 3, die in 15 dargestellt ist, ist vorgesehen, den Ansteuerstrom Ig abhängig von einem Duty-Cycle D des pulsweitenmodulierten Eingangssignals Sin, nach dessen Maßgabe der Transistor 1 leiten und sperren soll, einzustellen. Der Duty-Cycle entspricht bezugnehmend auf 4 einem Verhältnis zwischen der Einschaltdauer Ton und der Gesamtdauer T einer Ansteuerperiode, es gilt also: D = Ton/T.
Die dargestellte Ansteuerschaltung 3 weist eine Ansteuerstromquelle 7 auf, die entsprechend einer der zuvor erläuterten Ansteuerstromquellen realisiert sein kann und der anstelle des bisher erläuterten Messsignals S5 für den Laststrom oder die Laststreckenspannung ein Duty-Cycle-Signal S8 zugeführt ist. Die Ansteuerstromquelle 7 ist dazu ausgebildet, den Strompegel des Ansteuerstromes Ig abhängig von dem Duty-Cycle-Signal S8 so einzustellen, dass der Strompegel des Ansteuerstromes Ig mit größer werdendem Duty-Cycle kleiner wird. Entsprechend der zuvor gemachten Ausführungen kann die Ansteuerstromquelle so realisiert sein, dass der Strompegel des Ansteuerstromes mit zunehmendem Duty-Cycle entweder kontinuierlich oder stufenweise abnimmt.
Diese Ansteuerschaltung gemäß 15 eignet sich insbesondere zur Ansteuerung von Transistoren, die zum Schalten induktiver Lasten dienen. Dies sind z. B. Transistoren in Schaltwandlern, wie z. B. Hoch- oder Tiefsetzstellern, und insbesondere in Hochsetzstellern die als Leistungsfaktorkorrekturschaltungen (Power Factor Controllern) betrieben werden. Beim Schalten solcher induktiver Lasten stellt der Duty-Cycle des Einschaltsignals unmittelbar ein Maß für den Maximalwert des Stromes dar, der den Transistor 1 während der Einschaltdauer Ton durchfließt, wobei dieser Strom mit zunehmendem Duty-Cycle zunimmt.
Das Einschaltsignal Sin wird durch eine nicht näher dargestellte Steuerschaltung erzeugt. Das Duty-Cycle-Signal, das den Duty-Cycle repräsentiert, kann unmittelbar durch diese Steuerschaltung erzeugt werden. Steht dieses Signal nicht unmittelbar zur Verfügung, so besteht bezugnehmend auf 8 auch die Möglichkeit, das Duty-Cycle-Signal S8 durch Auswerten des Einschaltsignals Sin zu erzeugen. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet in 15 eine Auswerteschaltung zur Auswertung des Einschaltsignals Sin und Bereitstellung des Duty-Cycle-Signals.
Entsprechend der bisherigen Erläuterungen kann der Ansteuerstrom Ig zu Beginn jedes Duty-Cycle basieren auf dem Duty-Cycle in der vorangehenden Ansteuerperiode angepasst werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Duty-Cycle in einer Ansteuerperiode ermittelt, der Ansteuerstrompegel wird basierend auf dem Duty-Cycle berechnet und der selbe Ansteuerstrom wird in einer Vielzahl von n, mit n ≥ 2, Ansteuerperioden verwendet, bis der Duty-Cycle erneut ausgewertet wird. In diesem Fall wird der Duty-Cycle nur alle n Ansteuerperioden ausgewertet.
16 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ansteuerstromquelle 7, die dazu ausgebildet ist, einen Ansteuerstrom (Treiberstrom) Ig abhängig von einem Eingangssignal Sin und einem Messsignal S5 zu erzeugen. Wie bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen repräsentiert das Messsignal S5 einen Strom (Ids in den 2 und 3) durch eine Laststrecke (D-S in den 2 und 3) eines Transistors (1 in den 2 und 3) oder eine Spannung über der Laststrecke des Transistors. Das Eingangssignal Sin definiert einen gewünschten Schaltzustand des Transistors. D. h., das Eingangssignal Sin zeigt an, ob es erwünscht ist, den Transistors ein- oder auszuschalten.
Bezug nehmend auf 16 umfasst die Ansteuerstromquelle 7 eine Steuerschaltung 10, der das Messsignal S5 und das Eingangssignal Sin zugeführt sind, und eine Treiberschaltung 9. Die Treiberschaltung 9 erzeugt den Ansteuerstrom Ig abhängig von wenigstens einem Steuersignal S10₁, S10₂, das von der Steuerschaltung 10 erhalten wird. Das wenigstens eine Steuersignal S10₁, S10₂, das durch die Steuerschaltung 10 bereitgestellt wird, enthält eine Information über den gewünschten Ansteuerstrompegel und die gewünschte Ansteuerstromrichtung. D. h., das wenigstens eine Steuersignal S10₁, S10₂ zeigt an, ob der Transistor eingeschaltet werden soll oder ausgeschaltet werden soll, und zeigt den Ansteuerstrompegel des am Schaltvorgang beteiligten Ansteuerstroms Ig an. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 16 liefert die Steuerschaltung 10 zwei Steuersignal, nämlich ein erstes Steuersignal S10₁, das die Ansteuerstromrichtung anzeigt, und ein zweites Steuersignal S10₂, das den Ansteuerstrompegel anzeigt. Allerdings ist das Bereitstellen von zwei Steuersignalen nur ein Beispiel. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird nur ein Steuersignal verwendet, das eine Information über die gewünschte Ansteuerstromrichtung und eine Information über den gewünschten Ansteuerstrompegel enthält. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann dieses Signal einen positiven Signalpegel oder einen negativen Signalpegel aufweisen, wobei einer von dem positiven Signalpegel und dem negativen Signalpegel eine erste Ansteuerstromrichtung anzeigt, während der andere von dem positiven und dem negativen Signalpegel eine zweite Stromflussrichtung anzeigt. Ein Betrag der positiven und der negativen Signalpegel zeigt den Ansteuerstrompegel an. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 16 ist das erste Steuersignal S10₁ abhängig von dem Eingangssignal Sin und das zweite Steuersignal S10₂ ist abhängig von dem Messsignal S5.
17 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Treiberschaltung 9. Die Treiberschaltung 9 umfasst eine Steuereinheit 94, die das wenigstens eine Steuersignal S10₁, S10₂ erhält, und wenigstens zwei Treiberstufen 90 ₁, 90 _n. In 17 sind nur zwei (n = 2) Treiberstufen dargestellt. Allerdings kann die Treiberschaltung 9 mit einer beliebigen von n = 2 unterschiedlichen Anzahl von Treiberstufen realisiert werden.
Jede Treiberstufe 90 ₁, 90 _n umfasst wenigstens ein Schaltelement, das zwischen einen Anschluss für ein positives und ein negatives Ansteuerpotential +Vcc –Vcc und einen Ausgang 94 ₁, 94 _n der Treiberstufe 90 ₁, 90 _n geschaltet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 17 umfasst jede Treiberstufe 90 ₁, 90 _n eine Halterbrücke mit einem ersten Schaltelement 91 ₁, 91 _n, das zwischen dem Anschluss für das positive Versorgungspotential +Vcc und den Ausgang 94 ₁, 94 _n geschaltet ist, und ein zweites Schaltelement 92 ₁, 92 _n, das zwischen dem Anschluss für das negative Versorgungspotential –Vcc und den Ausgang 94 ₁, 94 _n geschaltet ist. Ein Widerstandselement 93 ₁, 93 _n ist zwischen die Schaltelemente jeder Treiberstufe 90 ₁, 90 _n und den zugehörigen Ausgang 94 ₁, 94 _n geschaltet. Die Schaltelemente 91 ₁, 91 _n, 92 ₁, 92 _n sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 als Transistoren, insbesondere als MOSFETs, ausgebildet. Allerdings kann eine beliebige andere Art von Transistor anstelle eines MOSFET ebenfalls als Schaltelement verwendet werden.
Die Treiberstufen 90 ₁, 90 _n sind jeweils durch die Steuereinheit 94 abhängig von dem wenigstens einen Steuersignal S10₁, S10₂ gesteuert. Bei der Treiberschaltung 9 gemäß 9 kann jede Treiberstufe 90 ₁, 90 _n einen Treiberstrom bereitstellen. Die Treiberströme, die durch die einzelnen Treiberstufen 90 ₁, 90 _n bereitgestellt werden, werden am Ausgang der Treiberschaltung 9 addiert, wo die Ausgänge 94 ₁, 94 _n der einzelnen Treiberstufen verbunden sind. Damit ist der Ansteuerstrom Ig die Summe der Treiberströme, die durch die einzelnen Treiberstufen 90 ₁, 90 _n bereitgestellt werden. Bei der Treiberschaltung 9 gemäß 7 kann jede Treiberstufe 90 ₁, 90 _n einen Treiberstrom mit einer ersten Stromrichtung bereitstellen, wenn das erste Schaltelement 91 ₁, 91 _n eingeschaltet ist und wenn das zweite Schaltelement 92 ₁, 92 _n ausgeschaltet ist, oder kann einen Treiberstrom mit einer zweiten Stromflussrichtung bereitstellen, die das zweite Schaltelement 92 ₁, 92 _n eingeschaltet ist, und wenn das Schaltelement 91 ₁, 91 _n ausgeschaltet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel besitzen die Widerstandselemente 93 ₁, 93 _n unterschiedliche elektrische Widerstände. In diesem Fall können sechs unterschiedliche Ansteuerströme bereitgestellt werden, nämlich drei unterschiedliche Ansteuerströme zum Einschalten des Transistors und drei unterschiedliche Ansteuerströme zum Ausschalten des Transistors. Zum Einschalten des Transistors 1 wird ein erster Ansteuerstrom bereitgestellt, wenn nur der erste Transistor 91 ₁ der ersten Treiberstufe 90 ₁ eingeschaltet ist, und ein zweiter Ansteuerstrom wird bereitgestellt, wenn nur das erste Schaltelement 91 _n der zweiten Treiberstufe 90 _n eingeschaltet ist, und ein dritter Ansteuerstrom wird bereitgestellt, wenn beide ersten Schaltelemente 91 ₁, 91 _n, der ersten und zweiten Treiberstufen 91 ₁, 91 _n eingeschaltet sind. Zum Ausschalten des Transistors wird ein vierter Ansteuerstrom bereitgestellt, wenn nur das zweite Schaltelement 92 ₁ der ersten Treiberstufe 90 ₁ geschaltet ist, ein fünfter Aktivierungsstrom wird bereitgestellt, wenn nur das zweite Schaltelement 92 _n der zweiten Treiberstufe 90 _n eingeschaltet ist, und ein sechster Ansteuerstrom wird bereitgestellt, wenn beide zweiten Schaltelemente 92 ₁, 92 _n der ersten und zweiten Treiberstufen 90 ₁, 90 _n eingeschaltet sind. Selbstverständlich nimmt die Anzahl der unterschiedlichen Strompegel, die bereitgestellt werden können, zu, wenn die Anzahl der Treiberstufen zunimmt.
Die Amplituden des Ansteuerstroms +Ig ist abhängig von den Widerständen der Widerstandselemente 93 ₁, 93 _n. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Steuerschaltung 10 und die Steuereinheit 94 derart ausgebildet, dass die Treiberstufen 90 ₁, 90 _n derart angesteuert werden, dass die Amplitude des Ansteuerstroms +Ig zunimmt, wenn der Laststrom oder die Lastspannung, die durch das Messsignal S5 repräsentiert sind, zunimmt. Aufgrund der Art der Treiberstufen 90 ₁, 90 _n gemäß 17 kann der Ansteuerstrom Ig in diskreten Schritten abhängig von dem Messsignal S5 variiert werden durch geeignetes Aktivieren wenigstens einer Treiberstufe 90 ₁, 90 _n.
Die Treiberschaltung 9 kann als integrierte Schaltung ausgebildet sein. Das Widerstandselement kann in dem selben Halbleiterkörper wie die Transistoren der Treiberstufen 90 ₁, 90 _n und die Steuereinheit integriert werden. In 17 veranschaulicht die mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnete strichpunktierte Linie Bauelemente, die in dem Halbleiterkörper integriert sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in 18 dargestellt ist, sind die Widerstandselemente 93 ₁, 93 ₂ externe Bauelemente. D. h., die Widerstandselemente 93 ₁, 93 ₂ sind diskrete (nicht integrierte) Bauelemente, die außerhalb der Halbleiterkörpers (der schematisch durch die Linie 100 veranschaulicht ist) angeordnet sind. In diesem Fall können die Widerstandselemente 93 ₁, 93 ₂ durch den Benutzer gewählt werden und können abhängig von der speziellen Verwendung der Treiberschaltung angepasst werden. In 18 bezeichnen die Bezugszeichen 94 ₁', 94 ₂' Ausgangsanschlüsse des Halbleiterkörpers (Halbleiterchips), in denen die Transistoren der Treibereinheiten 90 ₁, 90 ₂ und die Steuerschaltung 94 integriert sind. In diesem Fall umfassen die Treibereinheiten 90 ₁, 90 ₂ integrierte Transistoren und externe Widerstandselemente 93 ₁, 93 ₂.
19 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Treiberschaltung 9. Bei dieser Treiberschaltung teilen sich die Treiberstufen 90 ₁, 90 _n das Widerstandselement 93. D. h. das Widerstandselement 93 ist zwischen dem Ausgang der Treiberschaltung 9 und die Ausgänge 94 ₁, 94 _n der einzelnen Treiberstufen 90 ₁, 90 _n geschaltet. Bei dieser Treiberschaltung kann der Strompegel des Ansteuerstroms Ig variiert werden durch Variieren der Anzahl der Treiberstufen 90 ₁, 90 _n, die aktiv sind. Eine Treiberstufe ist aktiv, wenn eines der Schaltelemente der Treiberstufe eingeschaltet ist. Jedes der Schaltelemente besitzt einen Einschaltwiderstand, welches der elektrische Widerstand des Schaltelements im Ein-Zustand ist. Damit definiert nicht nur das Widerstandselement 93, sondern auch die Anzahl der Schaltelemente, die eingeschaltet sind, den Ansteuerstrom Ig. Der Ansteuerstrom Ig nimmt beispielsweise zu, wenn die Anzahl der aktivierten Treiberstufen 90 ₁, 90 _n zunimmt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 18 können zwei unterschiedliche Ansteuerstrompegel sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten des Transistors eingestellt werden. Zum Einschalten des Transistors kann ein erster Strompegel eingestellt werden durch Einschalten des ersten Schaltelements 91 ₁, 91 _n von einer der ersten und zweiten Treiberstufen 90 ₁, 90 _n, und ein zweiter Strompegel kann eingestellt werden durch Einschalten von beiden ersten Schaltelementen 91 ₁, 91 _n, wobei der zweite Strompegel niedriger ist als der erste Strompegel. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 17 und 18 sind die Widerstandswerte der Widerstandselemente wesentlich höher als die Einschaltwiderstände der Transistoren der Treibereinheiten 90 ₁, 90 ₂, beispielsweise wenigstens 5- bis 10-mal höher als die Einschaltwiderstände. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 19 ist der Widerstandswert des Widerstandselements im Bereich der Einschaltwiderstände der Transistoren der Treibereinheiten, wie beispielsweise zwischen 0,5-mal und 2-mal der Einschaltwiderstand eines Transistors. Damit variiert eine Variation der Anzahl der aktiven Treibereinheiten den Gesamt-Ausgangswiderstand der Treiberschaltung 9 wesentlich.
Das Widerstandselement 90 kann ein integriertes Bauelement (wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 17) oder ein externes (diskretes) Bauelement (wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 18) sein.
20 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Treiberschaltung 9. Die Treiberschaltung gemäß 19 umfasst drei Treiberstufen 90 ₁, 90 ₂, 90 _n. Eine erste dieser Treiberstufen dient lediglich zum Einschalten und besitzt ein erstes Schaltelement 91 ₁, das in Reihe zu einem ersten Widerstandselement 93 ₁ zwischen dem Anschluss für das positive Ansteuerpotential +Vcc und einen Ausgang 94 ₁ geschaltet ist. Eine zweite Ansteuerschaltung 90 ₂ dient nur zum Ausschalten und besitzt ein zweites Schaltelement 92 ₂, das in Reihe zu einem Widerstandselement 93 ₂ zwischen dem Anschluss für das negative Ansteuerpotential –Vcc und einen Ausgang 94 ₂ geschaltet ist. Eine dritte Treiberstufe 90 _n dient zum Einschalten und Ausschalten und entspricht einer der anhand von 17 erläuterten Treiberstufen. Die Richtung des Ansteuerstroms Ig und der Strompegel des Ansteuerstroms Ig können eingestellt werden durch geeignetes Aktivieren wenigstens einer der Treiberstufen 90 ₁, 90 ₂. Die Widerstandswerte der Widerstandselemente 93 ₁, 93 ₂ können unterschiedlich sein.
Die Widerstandselemente 90 ₁, 90 ₂ können integrierte Bauelemente (wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 17) oder externe (diskrete) Bauelemente (wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 18) sein.
Die 16 bis 20 veranschaulichen die Funktionsweise der Ansteuerstromquelle 7 aber nicht deren Implementierung. Die einzelnen in den 16 bis 19 dargestellten Funktionsblöcke, wie beispielsweise die Steuerschaltung 10 und die Steuereinheit 94, können unter Verwendung einer herkömmlichen Technologie implementiert werden, die geeignet ist, die Steuerschaltung 10 und die Steuereinheit 94 zu implementieren. Insbesondere können diese Funktionsblöcke als analoge Schaltungen, als digitale Schaltungen oder können unter Verwendung von Hardware und Software realisiert werden, wie beispielsweise als Microcontroller, auf dem eine spezielle Software läuft, um die Funktionalität der Steuerschaltung 10 und der Steuereinheit 94 zu implementieren.
Bei jedem der zuvor erläuterten Ausführungsbeispiele nimmt der Ansteuerstrom (Gatestrom Ig) ab, wenn der Laststrom zunimmt.
Es sei erwähnt, dass die oben erläuterten Schaltungsanordnungen und Verfahren so modifiziert werden können, dass der Ansteuerstrom zum Einschalten des Transistors, d. h. der Einschaltstrompegel, und der Ansteuerstrom zum Ausschalten des Transistors, d. h. der Ausschaltstrompegel, unabhängig voneinander eingestellt werden können. Es ist daher beispielsweise möglich, den Ansteuerstrom nur für einen der genannten Schaltprozesse (Einschalten oder Ausschalten) oder für beide Schaltprozesse abhängig von dem Laststrom, der Laststreckenspannung oder dem Duty-Cycle einzustellen.
Abschließend sei erwähnt, dass Verfahrens- oder Bauelementmerkmale, die nur im Zusammenhang mit einem Beispiel erläutert wurden, auch dann mit Verfahrens- oder Bauelementmerkmalen anderer Beispiele kombiniert werden können, wenn dies zuvor nicht explizit erwähnt wurde.

Claims

Schaltung, die aufweist: einen Eingang, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangssignal (Sin) zu erhalten, und einen Ansteuerausgang, der dazu ausgebildet ist, an einen Ansteueranschluss (G) eines Transistors (1) angeschlossen zu werden; eine Messanordnung (5), die dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Laststrom (Igs) durch eine Laststrecke des Transistors (1) oder eine Lastspannung (Vds) über der Laststrecke des Transistors (1) zu ermitteln und ein Messsignal (S5) bereitzustellen, das abhängig ist von dem wenigstens einen Laststrom (Ids) und der Laststreckenspannung (Vds); und eine Ansteuerstromquelle (7), die dazu ausgebildet ist, das Messsignal (S5) zu erhalten und einen Ansteuerstrom (Ig) an dem Ansteuerausgang bereitzustellen, wobei der Ansteuerstrom (Ig) einen von dem Messsignal (S5) abhängigen Strompegel aufweist.
Schaltung nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: eine Steuerschaltung (10), die dazu ausgebildet ist, das Eingangssignal (Sin) und das Messsignal (S5) zu erhalten und wenigstens ein Steuersignal (S10₁, S10₂) abhängig von dem Eingangssignal (Sin) und dem Messsignal (S5) bereitzustellen; eine Treiberschaltung (9), die dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Steuersignal (S10₁, S10₂) zu erhalten und die wenigstens zwei Treiberstufen (90 ₁, 90 ₂) aufweist, wobei jede Treiberstufe (90 ₁, 90 ₂) wenigstens einen Ausgang aufweist, wobei jeder Ausgang an den Aktivierungsausgang gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 2, bei der Treiberschaltung (9) weiterhin aufweist. eine Steuereinheit (94), die dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Steuersignal (S10₁, S10₂) zu erhalten und wenigstens eine der wenigstens zwei Treiberstufen (90 ₁, 90 ₂) abhängig von dem wenigstens einen Steuersignal (S10₁, S10₂) zu aktivieren.
Schaltung nach Anspruch 3, bei der die Steuerschaltung (10) und die Steuereinheit (94) dazu ausgebildet sind, die Treiberstufen (90 ₁, 90 ₂) derart zu aktivieren, dass die Amplitude des Ansteuerstroms (Ig) zunimmt, wenn der Laststrom (Ids) oder die Lastspannung (Vds), die durch das Messsignal (S5) repräsentiert sind, abnimmt.
Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der jede Treiberstufe (90 ₁, 90 ₂) aufweist: wenigstens ein Schaltelement (91 ₁, 91 _n), das zwischen einen von einem Anschluss für ein positives Ansteuerpotential (+Vcc) und einem Anschluss für ein negatives Ansteuerpotential (–Vcc) und den Ausgang der Treiberstufe (9) geschaltet ist.
Schaltung nach Anspruch 5, bei der wenigstens eine der wenigstens zwei Treiberstufen (90 ₁, 90 ₂) weiterhin aufweist: wenigstens ein weiteres Schaltelement (92 ₁, 92 _n), das zwischen den anderen von dem Anschluss für das positive Ansteuerpotential (+Vcc) und dem Anschluss für das negative Ansteuerpotential (–Vcc) und den Ausgang der Treiberstufe gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, die weiterhin aufweist: ein Widerstandselement (93), das zwischen die Ausgänge der wenigstens zwei Treiberstufen und den Aktivierungsausgang geschaltet ist.
Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, bei der jede Treiberstufe (90 ₁, 90 ₂) aufweist: ein Widerstandselement (93 ₁, 93 _n), das zwischen das wenigstens eine Schaltelement (91 ₁, 91 _n) und den Ausgang der Treiberstufe (90 ₁, 90 _n) geschaltet ist.
Schaltung, die aufweist: einen Transistor (1) mit einer Laststrecke (Ds) und einem Steueranschluss (G); eine Messanordnung (5), die dazu ausgebildet ist, einen Laststrom (Igs) durch die Laststrecke (G-S) des Transistors (1) oder eine Lastspannung (Vds) über der Laststrecke (D-S) des Transistors (1) zu ermitteln und ein Messsignal (S5) bereitzustellen; und eine Ansteuerstromquelle (7), die dazu ausgebildet ist, das Messsignal (S5) und ein Eingangssignal (Sin) zu erhalten, und einen Ansteuerstrom (Ig) an dem Ansteuerausgang bereitzustellen, wobei der Ansteuerstrom (Ig) einen Strompegel abhängig von dem Messsignal (S5) aufweist.
Schaltung nach Anspruch 9, bei die Ansteuerstromquelle (7) weiterhin aufweist: eine Steuerschaltung (10), die dazu ausgebildet ist, das Eingangssignal (Sin) und das Messsignal (S5) zu erhalten und das wenigstens eine Steuersignal (S10₁, S10₂) abhängig von dem Eingangssignal (Sin) und dem Messsignal (S5) bereitzustellen; eine Treiberschaltung (9), die dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Steuersignal (S10₁, S10₂) zu erhalten und die wenigstens zwei Treiberstufen (90 ₁, 90 ₂) aufweist, wobei jede Treiberstufe (90 ₁, 90 ₂) wenigstens einen Ausgang aufweist, wobei jeder Ausgang an den Aktivierungsausgang gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 10, bei der die Treiberschaltung (9) weiterhin aufweist: eine Steuereinheit (94), die dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine Steuersignal (S10₁, S10₂) zu erhalten und wenigstens eine der wenigstens zwei Treiberstufen (90 ₁, 90 ₂) abhängig von dem wenigstens einen Steuersignal (S10₁, S10₂) zu aktivieren.
Schaltung nach Anspruch 11, bei der Steuerschaltung (10) und die Steuereinheit (94) dazu ausgebildet sind, die Treiberstufen (90 ₁, 90 ₂) derart zu aktivieren, dass die Amplitude des Ansteuerstroms (Ig) zunimmt, wenn der Laststrom (Ids) oder die Lastspannung (Vds), die durch das Messsignal repräsentiert sind, zunimmt.
Schaltung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der jede Treiberstufe (90 ₁, 90 ₂) aufweist: wenigstens ein Schaltelement (91 ₁, 91 ₂), das zwischen einen von einem Anschluss für ein positives Ansteuerpotential (+Vcc) und einem Anschluss für ein negatives Ansteuerpotential (–Vcc) und den Ausgang der Treiberstufe (90 ₁, 90 _n) gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 13, bei der wenigstens eine der wenigstens zwei Treiberstufen (90 ₁, 90 _n) weiterhin aufweist: wenigstens ein weiteres Schaltelement (92 ₁, 92 ₂), das zwischen den anderen von dem Anschluss für das positive Ansteuerpotential (+Vcc) und dem Anschluss für das negative Ansteuerpotential (–Vcc) und den Ausgang der Treiberstufe (90 ₁, 90 _n) gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 13, die weiterhin aufweist: ein Widerstandselement (93), das zwischen die Ausgänge der wenigstens zwei Treiberstufen (90 ₁, 90 _n) und den Ansteuerausgang geschaltet ist.
Schaltung nach Anspruch 13, bei der jede Treiberstufe (90 ₁, 90 _n) aufweist: Ein Widerstandselement (93 ₁, 93 _n), das zwischen das wenigstens eine Schaltelement (91 ₁, 91 _n) und den Ausgang der Treiberstufe (90 ₁, 90 _n) geschaltet ist.