DE3445340A1

DE3445340A1 - Mosfet - zweirichtungsschalter mit strombegrenzung

Info

Publication number: DE3445340A1
Application number: DE19843445340
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: STAIBER HEINRICH
Current assignee: STAIBER HEINRICH
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-06-19

Description

Beschreibung:
Wenn UG 1,2 = 0 oder kleiner UGS th ist, dann sind beide FET's gesperrt. (Bild 1). Je nach Polarität an D1 und D2 ist FET 1 gesperrt und die integrierte Diode von FET 2 leitend oder umgekehrt.
Legt man die Ansteuerspannung zwischen UGs und S1 (gleichfalls möglich ist S2) an, werden beide FET's leitend.
Wenn der Spannungsabfall an R1 $ 0,6 V ist, sind die Transistoren Tr.l und Tr.2 gesperrt. Steigt der Spannungsabfall an R1 auf > 0,6 V, wird, je nach der gerade anliegenden Polarität einer der Transistoren Tr.l und Tr,2 leitend und reduziert dadurch die Steuerspannung UGs der beiden FET's, so daß sich ein Gleichgewichtszustand einstellt bei dem der Strom durch R1 einen Spannungsabfall verursacht, der der UBE Spannung von T1 bzw. T2 entspricht.
Die Schaltung nach Bild 3 arbeitet nach demfleichen Prinzip, jedoch als Einrichtungsschalter.
Eine Weiterentwicklung von Bild 1 stellt die Schaltung nach Bild 2 dar. Der Überspannungsschutz wird durch die Dioden Da, Db, D3 und Zl erreicht. Wenn UDS an den Transistoren FET1 und FET2 auf größer Uz ansteigt, so wird die Spannung an G1,2zu positiveren Werten hin verändert, die beiden Fet's öffnen und bauen dadurch die tlberspannungsenergie ab.
Kurzschlußfestigkeit wird mit den Transistoren FET 3 und FET 4 erreicht.
Wenn die Last kurzgeschlossen wird, steigt der Strom im Einschaltzustand auf den begrenzten Wert an. Wenn dies erreicht ist, erscheint die momentane Wechselspannung an D1, D2 und über die Dioden Da und Db am Drain von FET 3. Die Gate-Spannung an FET 3 ist bei Ansteuerung der Schaltung positiv. Das Spannungsniveau an Source von FET 3 ist gleich dem des Gates von FET 4 und ebenfall positiv, so daß FET 4 leitet. Dies bewirkt, daß die Spannung G1 2 auf Werte < UGS th von FET 1 und FET 2 sinkt und der Zweirichtungsschalter abschaltet.
Kritik am Stand der Technik: Kurzschlußfeste Ausgangsstufen mit Uberspannungsschutz sind heute noch recht aufwendig.Dies ganz besonders, wenn es sich um Zweirichtungsschalter für höhere Spannungen handelt.
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Claims

Bezeichnung: MOSFET-ZweLrichtungsschalter mit Strombegrenzung Patentansprüche: 1. CMOS-kompatibler MOSFET-Zweirichtungsschalter mit Strombegrenzung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei MOS-Transistoren mit gemeinsamem Gate (Bild 1) so geschaltet sind, daß die zwei Source-Electroden (S1 und über einen niederohmigen Widerstand (R1) verbunden sind. Auf den demeinsamen Gate-Anschluß sind die Kollektoren der Transistoren T1 und T2 geschaltet. Die UBE -Strecke von T1 und T2liegt über die Widerstände R2 baw. R3 parallel zu R1, mit dem Emitter von T2 an S2 und dem Emitter von Transistor T1 an Die Schalterausgangspunkte sind die Drainanschlüsse von FET 1 und FET 2. Die Steuerspannung wird zwischen S1 (oder und dem gemeinsamen Gate-Anschluß angelegt.
2. CMOS-kompatibler MOSFET-Zwierichtungsschalter mit Strom begrenzung, Uberspannungsschutz und Kurzschlußschutz entspr. Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zusätzlich (Bild 2) die Diodenstrcke D und Db, mit gemeinsamer Kathode, an D1 und a D1 D2liegt; die Kathode mit der Z-Diode Zlverbunden ist, die in Serie zur Diode D3 liegt, deren Kathode am gemeinsamen Gate (G1,2) liegt; desweiteren zusätzlich ein FET (FET4) dessen:nraiS-über Widerstand R5 an G1,2 -und dessen Source an S1 (bzw. S2) liegt; ein weiterer FET (FET3) mit Drain an der gemeinsamen Kathode von Da und Db,Source an Gate von FET4 und über Widerstand von a R6 an Punkt S1 ist mit dem Gate auf den Pluspunkt des Eingangs geschaltet1 und zusätzlich der gemeinsame Kollektor von T1 und T2 über Widerstand R4 am gemeinsamen Gate von FET1 und FET2 liegt.

MOSFET-Schalter mit Strombegrenzung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß'FET2, T2 und R3 entfallen und die Last an den Punkten D1 und S2 liegt (Bild 3' - Einrichtungsschalter) MOSFET-Schalter mit Strombegrenzung, Uberspannungs- und Kurzschlußschutz nach Anspruch 1, jedoch nur für eine Richtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bauteile FET2, Tr.2, R3, R4, D und Db entfallen, und a die Last an D1 und S2liegt.

MOSFET-Schalter nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß alle Bestandteile monolitisch integriert sind.