DE10147311C2

DE10147311C2 - Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last

Info

Publication number: DE10147311C2
Application number: DE10147311A
Authority: DE
Inventors: Jenoe Tihanyi
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: DE10147311A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last, insbesondere zur Ansteuerung ei ner Leuchtstofflampe.

Zur Ansteuerung von Leuchtstofflampen ist es beispielsweise aus Murari, Bertotti, Vignola: "Smart Power ICs", Springer Verlag, Berlin, Seite 372, bekannt, eine Halbbrückenschaltung zu verwenden, die eine Reihenschaltung eines ersten und zwei ten Halbleiterschalters zwischen Klemmen für eine Versor gungsspannung aufweist. Die Leuchtstofflampe ist dabei an ei nen den Laststrecken der Halbleiterschalter gemeinsamen Kno ten angeschlossen. Die Leuchtstofflampe, die elektrisch einen Schwingkreis darstellt, wird zur Ansteuerung über die Halb leiterschalter der Halbbrücke abwechselnd elektrisch leitend mit der Anschlussklemme für das positive Versorgungspotential und der Anschlussklemme für das negative Versorgungspotenti al. bzw. Bezugspotential verbunden.

Die in der Halbbrücke verwendeten Halbleiterschalter sind insbesondere n-leitende Leistungstransistoren. Um dabei den zwischen die Anschlussklemme für das positive Versorgungspo tential und die Last geschalteten Halbleiterschalter (High- Side-Schalter), elektrisch leitend ansteuern zu können und elektrisch leitend angesteuert zu halten, ist an dessen Steu eranschluss ein Potential erforderlich, das größer als das positive Versorgungspotential ist. Beginnt der High-Side- Schalter nämlich zu leiten, so steigt das Potential an dem Ausgangsanschluss der Halbbrücke, der dem Source-Anschluss des High-Side-Schalters entspricht, annäherungsweise auf den Wert des positiven Ansteuerpotentials an. Und das Ansteuerpo tential muss oberhalb dieses Wertes liegen, um den High-Side- Schalter leitend zu halten. Übliche Werte für das positive Ansteuerpotential liegen bei etwa 300 V. Zur Bereitstellung von Ansteuerpotentialen in dieser Größenordnung für den High- Side-Schalter sind hochspannungsfeste integrierte Schaltun gen erforderlich, die aufwändig und kostenintensiv bei der Herstellung sind.

Die EP 0 405 407 A2 beschreibt eine Schaltungsanordnung mit einer Reihenschaltung eines Leistungs-MOSFET und einer Last, die zwischen Versorgungspotentialklemmen geschaltet ist. Zur Ansteuerung des Leistungs-MOSFET ist ein als Depletion-MOSFET ausgebildeter weiterer MOSFET vorgesehen, dessen Laststrecke in Reihe zu einer Diode zwischen eine, der Versorgungspotenti alklemmen und den Gate-Anschluss des Leistungs-MOSFET ge schaltet ist. Ein der Diode abgewandter Lastreckenanschluss dieses Ansteuertransistors ist über einen Widerstand und eine Zenerdiode an einen dem Leistungs-MOSFET und der Last gemein samen Knoten, der als Ausgangsanschluss dient, angeschlossen.

Die US 4,166,288 beschreibt eine Spannungsversorgungsschal tung für eine integrierte Schaltung mit einem Lambda-Element, das die Eigenschaft besitzt, nur innerhalb eines bestimmten Bereiches einer über dem Lambda-Element anliegenden Spannung einen niedrigen Durchlasswiderstand aufzuweisen.

Die US 5,028,811 beschreibt eine Schaltungsanordnung mit ei nem Leistungs-MOSFET, dessen Laststrecke in Reihe zu einer Last zwischen Anschlussklemmen und Versorgungspotential ge schaltet ist. Zur Ansteuerung des Leistungs-MOSFET ist ein weiterer MOSFET vorhanden, dessen Laststrecke zwischen den Gate-Anschluss des Leistungs-MOSFET und eines der Versor gungspotentiale geschaltet ist, wobei dieser weitere Transis tor durch eine Ansteuerschaltung angesteuert ist. Zur Begren zung einer über der Laststrecke des Leistungs-MOSFET anlie genden Spannung ist eine Zenerdiodenkette zwischen eines der Versorgungspotentiale und den Gate-Anschluss des Leistungs- MOSFET geschaltet, um den Leistungs-MOSFET bei Erreichen ei ner maximal zulässigen Laststreckenspannung leitend anzusteu ern und so einen weiteren Anstieg der Laststreckenspannung zu verhindern und damit den Leistungs-MOSFET vor Zerstörung zu schützen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ansteu erschaltung für eine Last, insbesondere eine Leuchtstofflampe zur Verfügung zu stellen, die einfach realisierbar ist und bei der insbesondere keine hochspannungsfeste integrierte An steuerschaltung erforderlich ist.

Dieses Ziel wird durch eine Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Ansteuerung der Last weist eine erste Versorgungsklemme zum Anlegen eines ersten Versorgungspotentials, eine zweite Versorgungsklemme zum Anlegen eines zweiten Versorgungspotentials und eine Aus gangsklemme zum Anschließen der Last auf. Ein erstes Halblei terschaltelement mit einem Steueranschluss und einer Last strecke ist mit seiner Laststrecke zwischen die erste Versor gungsklemme und die Ausgangsklemme geschaltet und ein zweites Halbleiterschaltelement mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke ist mit seiner Laststrecke zwischen den Steueran schluss des ersten Halbleiterschaltelements und die zweite Versorgungsklemme geschaltet. Die Laststrecke des zweiten Halbleiterschaltelements ist über ein Gleichrichterelement zudem an die Ausgangsklemme gekoppelt.

Aufgabe des ersten Halbleiterschaltelements ist es dabei, die Last an das erste Versorgungspotential anzulegen und Aufgabe des zweiten Halbleiterschaltelements ist es, die Last über das Gleichrichterelement an das zweite Versorgungspotential bzw. Bezugspotential anzulegen und das erste Halbleiter schaltelement anzusteuern, wobei das erste Halbleiterschalt element sperrt, wenn das zweite Halbleiterschaltelement leitet. Zur Ansteuerung des zweiten Halbleiterschaltelements ist eine Ansteuerschaltung vorgesehen, die ein Ansteuersignal be reitstellt, nach dessen Maßgabe das zweite Halbleiterschalt element leitet oder sperrt. Diese Ansteuerschaltung muss nicht hochspannungsfest sein, die an ihrem Ausgang anliegen den Potentiale betragen zur Ansteuerung eines n-leitenden MOS-Transistors, der beispielsweise als zweites Halbleiter schaltelement dient, im Bereich von üblicherweise 10-20 V.

Zur Ansteuerung des ersten Halbleiterschaltelements ist wei terhin ein spannungsgesteuertes Schaltelement vorgesehen, das mittels Anschlussklemmen zwischen die erste Versorgungsklemme und den Steueranschluss des ersten Halbleiterschaltelements geschaltet ist, und dessen Durchlasswiderstand zwischen den Anschlussklemmen ansteigt, wenn die zwischen diesen An schlussklemmen anliegende Spannung einen Schwellenwert über steigt. Derartige Schaltelemente mit einem spannungsabhängi gen Durchlasswiderstand, die nur bei Spannungen unterhalb ei nes Schwellenwertes einen niedrigen Durchlasswiderstand auf weisen werden auch als λ-Elemente bezeichnet.

Das spannungsgesteuerte Schaltelement ist bei der erfindungs gemäßen Schaltungsanordnung jeweils für kurze Zeit leitend, um den ersten Halbleiterschalter leitend anzusteuern, wobei dieser so lange leitend bleibt, bis das zweite Halbleiter schaltelement leitend wird. Das spannungsgesteuerte Schalt element muss in der Lage sein, Spannungen von der Höhe des Versorgungspotentials, d. h. Spannungen im Bereich von einigen hundert Volt, zu sperren. Ein derartiges "hochspannungsfes tes" Schaltelement ist einfach realisierbar mittels zweier Transistoren vom komplementären Leitungstyp, deren Laststre cken in Reihe geschaltet sind und deren Steueranschlüsse mit einander gekoppelt sind, wobei der Steueranschluss des ersten Transistors über ein Gleichrichterelement, insbesondere eine Zenerdiode an eine der Ausgangsklemmen des spannungsgesteuer ten Schaltelements gekoppelt ist.

Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steueran schlüsse der Transistoren des spannungsgesteuerten Schaltele ments über ein Gleichrichterelement, insbesondere eine Zener diode, oder über einen Widerstand miteinander gekoppelt sind. Dabei können die Steueranschlüsse der Transistoren an einen den Laststrecken des ersten und zweiten Transistors gemeinsa men Knoten gekoppelt sein.

Bei einer Ausführungsform des spannungsgesteuerten Schaltele ments ist vorgesehen, dass ein dritter Transistor mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke vorhanden ist, wobei die Laststrecke zwischen die erste Anschlussklemme und den Steueranschluss des zweiten Transistors geschaltet ist.

Zur Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung ist bei einer Ausführungsform eine Spannungsversorgungsschaltung und eine Anlaufschaltung vorhanden, wobei die Anlaufschaltung die Spannungsversorgung unmittelbar nach dem Einschalten, das heißt, nach dem Anlegen des Versorgungspotentials, und die Spannungsversorgungsschaltung die Spannungsversorgung nach Abschluss des Anlaufvorgangs übernimmt.

Die Spannungsversorgungsschaltung weist vorzugsweise einen Kondensator auf, der parallel zu einer Zenerdiode in Reihe zu der Laststrecke des zweiten Halbleiterschaltelements geschal tet ist und der über die Laststrecke des zweiten Halbleiter schalters stets dann geladen wird, wenn dieses Halbleiter schaltelement leitend angesteuert wird.

Die Anlaufschaltung ist bei einer Ausführungsform mittels zweier Anschlussklemmen zwischen die erste Versorgungsklemme und eine Spannungsversorgungsklemme der Ansteuerschaltung ge schaltet und weist einen selbstleitenden Transistor mit einem Steueranschluss und einer Laststrecke auf, wobei diese Last strecke zwischen die Anschlussklemmen der Anlaufschaltung ge schaltet ist. Die Anlaufschaltung weist einen Steuereingang auf, dem das am Ausgang der Ansteuerschaltung anliegende Ansteuersignal des zweiten Halbleiterschalters zugeführt ist. Außerdem ist eine Ladungspumpenschaltung zwischen diesen Steuereingang und den Steueranschluss des Halbleiterschalters in der Anlaufschaltung geschaltet. Die Ladungspumpen schaltung ist derart ausgebildet, dass sie am Steueranschluss des selbstleitenden Transistors ein Potential erzeugt, das den selbstleitenden Transistor sperrt, sobald ein getaktetes Signal am Ausgang der Ansteuerschaltung bzw. am Steuereingang der Anlaufschaltung anliegt. Das Bereitstellen eines getakte ten Signals am Ausgang stellt für die Ansteuerschaltung den normalen Betriebszustand dar. Die Anlaufschaltung wird damit "gesperrt", wenn dieser normale Betriebszustand erreicht ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei spielen anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ansteuer schaltung für eine Last,

Fig. 2 eine Spannungs-Strom-Kennlinie eines λ-Elements,

Fig. 3 einen schaltungstechnischen Aufbau eines λ-Elements gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 4 einen schaltungstechnischen Aufbau eines λ-Elements gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 5 einen schaltungstechnischen Aufbau eines λ-Elements gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 6 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer An laufschaltung,

Fig. 7 einen zeitlichen Verlauf des Potentials am Steuer anschluss des ersten Halbleiterschaltelements und des Ausgangsstromes am Lastanschluss der Schal tungsanordnung.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last, insbesondere zur Ansteuerung einer Leuchtstofflampe, die sich im elektri schen Ersatzschaltbild als Serienschwingkreis mit einer Spule L, einem Kondensator C und einem ohmschen Widerstand R dar stellt. Die Schaltungsanordnung weist eine erste Versorgungs klemme K1 und eine zweite Versorgungsklemme K2 auf, zwischen denen eine Versorgungsspannung anliegt. Hierzu ist die erste Versorgungsklemme K1 in dem Ausführungsbeispiel an ein posi tives Versorgungspotential v+ und die zweite Versorgungsklem me K2 an Bezugspotential GND, insbesondere Masse, angeschlos sen.

Die Schaltungsanordnung weist ein erstes Halbleiterschaltele ment T1 auf, das in dem Ausführungsbeispiel als n-leitender MOS-Transistor ausgebildet ist, dessen Drain-Source-Strecke zwischen die erste Versorgungsklemme K1 und eine Ausgangs klemme OUT geschaltet ist. Der Transistor T1 weist eine Frei laufdiode D1 auf, die in Flussrichtung zwischen dessen Sour ce-Anschluss S und dessen Drain-Anschluss D gepolt ist. Ein zweites Halbleiterschaltelement T2, das ebenfalls als n- leitender MOS-Transistor ausgebildet ist, ist mit seiner Drain-Source-Strecke zwischen den Gate-Anschluss G des ersten Transistors T1 und die zweite Versorgungsklemme K2 geschal tet. Dabei ist zwischen den Source-Anschluss S und die zweite Versorgungsklemme K2 eine Zenerdiode Z2 in Sperrrichtung ge schaltet, deren Funktion weiter unten noch erläutert werden wird.

Die Gate-Anschlüsse G der Transistoren T1, T2 bilden deren Steueranschlüsse und die Drain-Source-Strecken D-S bilden de ren Laststrecken.

Zur Ansteuerung des zweiten Transistors T2 ist eine Ansteuer schaltung IC vorgesehen, die mit einem Ausgang an den Gate- Anschluss G des zweiten Transistors T2 angeschlossen ist und die abhängig von einem an einem Eingang anliegendem Eingangs signal ES ein getaktetes Ausgangssignal AS zur Ansteuerung des zweiten Transistors T2 bereitstellt.

Weiterhin ist zwischen die erste Versorgungsklemme K1 und den Gate-Anschluss G des ersten Transistors T1 ein spannungsge steuertes Schaltelement 10, ein sogenanntes λ-Element ge schaltet, dass derart ausgebildet ist, dass seine Laststrecke zwischen der ersten Versorgungsklemme K1 und dem Gate- Anschluss G des ersten Transistors T1 wenigstens annäherungs weise sperrt, wenn die zwischen diesen Anschlüssen +, - an liegende Spannung Uλ einen vorgegebenen Spannungsschwellen wert übersteigt.

Fig. 2 zeigt die Spannungs-Strom-Kennlinie eines derartigen λ-Elements aus welcher deutlich wird, dass ein nennenswerter Strom Iλ durch das λ-Element 10 nur dann möglich ist, solange sich die über dem λ-Element 10 anliegende Spannung Uλ unter halb eines Spannungsschwellenwertes Us befindet.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 wird nachfolgend anhand der zeitlichen Verläufe in Fig. 7 des Potentials Ug1 am Gate-Anschluss G des ersten Transistors T1 bezogen auf Bezugspotential GND und eines Aus gangsstroms I am Ausgang OUT der Schaltungsanordnung erläu tert.

Die Betrachtung beginnt zu einem Zeitpunkt, zu dem das Gate G des ersten Transistors T1 über das λ-Element annäherungsweise auf den Wert des ersten Versorgungspotentials v+ aufgeladen wurde und der erste Transistor T1 somit leitet, während der zweite Transistor T2 sperrt. Damit fließt ein Strom von der ersten Versorgungsklemme K1 über die Drain-Source-Strecke D-S des ersten Transistors T1 auf die Last, die in dem Beispiel als Leuchtstofflampe ausgebildet ist, die sich im Ersatz schaltbild als Serienschwingkreis darstellt, der zwischen die Ausgangsklemme OUT und Bezugspotential GND geschaltet ist. Der Ausgangsstrom I steigt dabei in der für eine solche Last typischen Weise an, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes über der Zeit abnimmt. Zu einem Zeitpunkt t1 wird der zweite Transistor T2 durch die Ansteuerschaltung IC leitend angesteuert. Das Gate-Potential Ug1 des ersten Transistors T1 sinkt dadurch auf einen Wert ab, der in etwa der Zenerspan nung Uz2 der zwischen Source-Anschluss S des zweiten Transis tors T2 und Bezugspotential GND geschalteten Zenerdiode Z2 entspricht. Der erste Transistor T1 sperrt. In der Spule L der Last wird nach dem Abschalten des ersten Transistors T1 eine Spannung induziert, die einen Ausgangsstrom I mit zu nächst unveränderter Stromrichtung aufrechterhält. Dieser Strom fließt über die Zenerdiode Z2, den leitenden Transistor T2 bzw. dessen Freilaufdiode D2 eine zwischen den Gate- Anschluss G und die Ausgangsklemme OUT geschaltete Zenerdiode Z1 und die Last. Dieser Strom I nimmt über der Zeit ab, wobei die Spule L zu einem Zeitpunkt t2 energiefrei ist und die in dem Serienschwingkreis vorhandene Energie vollständig in dem Kondensator C gespeichert ist. Dies führt zu einer Umkehr des Ausgangsstromes I, der nun von dem Kondensator C über die Spule L, die in Flussrichtung gepolte Zenerdiode Z1, den lei tenden zweiten Transistor T2 und die Zenerdiode Z2 fließt.

Sperrt der zweite Transistor T2 zu einem Zeitpunkt t3, so führt dieser Strom I an dem Gate-Anschluss G des ersten Tran sistors T1 über die Zenerdiode Z1 zu einem Spannungsanstieg, wobei das λ-Element leitet und den Gate-Anschluss G des ers ten Transistors T1 auf den Wert des Versorgungspotentials legt, wenn das Potential an dem Gate-Anschluss G auf einen Wert angestiegen ist, der um weniger als dem Wert der Schwellspannung Us unterhalb des Versorgungspotentials V+ liegt. Der Laststrom I fließt dabei zunächst noch entgegen der in Fig. 1 eingezeichneten Richtung über den leitenden Transistor T1 nach Versorgungspotential V+, bis im Zeitpunkt t4 eine Umkehr der Stromrichtung stattfindet und Strom von dem Versorgungspotenial V+ über den ersten Transistor T1 an die Ausgangsklemme OUT fließt.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist keine hoch spannungsfeste Ansteuerschaltung zur Ansteuerung des zwischen die erste Versorgungsklemme K1 und die Ausgangsklemme OUT ge schalteten Halbleiterschalters T1 erforderlich. Die von der Ansteuerschaltung IC am Ausgang bereitgestellten Ansteuerpo tentiale liegen zwischen Bezugspotential GND, um den zweiten Transistor T2 zu sperren, und der Zenerspannung Uz2 der Ze nerdiode Z2, um den als selbstleitenden Transistor ausgebil deten zweiten Transistor T2 leitend anzusteuern. Diese An steuerpotentiale bewegen sich damit üblicherweise in Berei chen zwischen 0 und 20 V. Hierfür ist keine hochspannungsfeste Ansteuerschaltung erforderlich. Das am Ausgang der Ansteuer schaltung IC anliegende Ansteuersignal AS ist vorzugsweise ein festgetaktetes Signal.

Zur Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung IC ist ein Kon densator C vorgesehen, der zwischen Spannungsversorgungsklem men V1, V2 der Ansteuerschaltung IC geschaltet ist, wobei ei ne der Versorgungsklemmen V2 an Bezugspotential GND liegt. Der Kondensator C2 ist über eine Diode D3 an den Source- Anschluss S des zweiten Transistors T2 angeschlossen wobei der Kondensator C2 aufgeladen wird, wenn der Ausgangsstrom I entgegen der in Fig. 1 eingezeichneten Stromrichtung über die Zenerdiode Z1 und den leitenden zweiten Transistor T2 fließt. Die über dem Kondensator C2 anliegende Versorgungs spannung Uv entspricht dann der Zenerspannung Uz2 abzüglich der Plusspannung der Diode D3.

Die Ansteuerschaltung IC weist vorzugsweise nicht näher dar gestellte Schaltelemente auf, die den an den Gate-Anschluss G des zweiten Transistors T2 angeschlossenen Ausgang an Bezugs potential GND anlegen, um den zweiten Transistor T2 zu sper ren, und die den Ausgang an den Versorgungsanschluss V1 anle gen, um den zweiten Transistor T2 leitend anzusteuern. An dem zweiten Versorgungsanschluss V1 liegt dabei ein Potential an, das um den Wert der Versorgungsspannung Uv oberhalb des Be zugspotentials GND liegt.

Um eine Spannungsversorgung der Ansteuerschaltung IC bereits unmittelbar nach dem Einschalten, dass heißt nach dem ersten Anlegen des Versorgungspotentials V+ zur Verfügung zu stel len, ist eine Anlaufschaltung 20 vorgesehen, die zwischen die erste Versorgungsklemme K1 und den Versorgungsanschluss V1 der Ansteuerschaltung IC bzw. den Kondensator C2 geschaltet ist. Diese Ansteuerschaltung 20 ist vorzugsweise derart aus gebildet, dass sie solange einen Stromfluss zwischen ihren Anschlussklemmen 201, 202 von der ersten Versorgungsklemme K1 zu dem ersten Versorgungsanschluss V1 ermöglicht, solange kein getaktetes Ansteuersignal AS am Ausgang der Ansteuer schaltung IC anliegt, solange die Ansteuerschaltung IC also ihren normalen Betriebszustand noch nicht erreicht hat.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Ansteuer schaltung, wobei in Fig. 6 zum besseren Verständnis der zwi schen eine der Anschlussklemmen 202 der Anlaufschaltung 20 und Bezugspotential GND geschaltete Kondensator C2 ebenfalls dargestellt ist.

Die Anlaufschaltung 20 weist einen als selbstleitenden n- Kanal-Transistor T21 ausgebildeten steuerbaren Halbleiter schalter auf, dessen Drain-Source-Strecke zwischen die erste und zweite Anschlussklemme 201, 202 der Anlaufschaltung 20 geschaltet ist. Die Drain-Source-Strecke dieses Transistors T21 bildet die Versorgungsstrecke der Anlaufschaltung 20. Zwischen den Source-Anschluss S und den Gate-Anschluss G dieses Transistors T1 ist ein Widerstand R21 geschaltet. Dieser Widerstand R21 sorgt bei Anliegen einer Versorgungsspannung V+ zwischen der ersten Anschlussklemme 201 und Bezugspotenti al GND dafür, dass sich der Source-Anschluss S und der Gate- Anschluss G des Transistors T21 annäherungsweise auf demsel ben Potential befinden, so dass der Transistor T21 leitet, um den Kondensator C2 aufzuladen und eine Versorgungsspannung Uv für die Ansteuerschaltung IC (in Fig. 1) zur Verfügung zu stellen. Die Anlaufschaltung 20 weist des weiteren eine La dungspumpenschaltung LP auf, die eine Reihenschaltung einer Diode D21 und eines Kondensators C21 zwischen dem Gate- Anschluss G und dem Steueranschluss 203, eine zweite Diode D22 zwischen der zweiten Anschlussklemme 202 und einem der Reihenschaltung aus der ersten Diode D21 und dem ersten Kon densator C21 gemeinsamen Knoten aufweist. Die Ladungspumpen schaltung LP umfasst des weiteren einen zwischen die zweite Ausgangsklemme 202 bzw. den Source-Anschluss S des Transis tors T21 und dessen Gate-Anschluss G geschalteten Kondensator C22, der in dem Ausführungsbeispiel durch die in dem Transis tor T21 vorhandene Gate-Source-Kapazität gebildet ist. Diese an den Gate-Anschluss G des Transistors T21 geschaltete La dungspumpenschaltung LP beeinflusst die Funktionsweise des Transistors T21 nicht, solange ein Signal mit einem Low-Pegel an dem Ansteueranschluss 203 anliegt. Das heißt, solange die in Fig. 1 dargestellte Ansteuerschaltung IC kein zur Ansteu erung des Transistors T2 geeignetes Signal bereitstellt und wenn eine Ansteuerspannung V+ über der Reihenschaltung aus dem selbstleitenden Transistor T21 und dem Kondensator C2 an liegt, wird dieser Kondensator C2 über den selbstleitenden Transistor T1 aufgeladen.

Die Ladungspumpenschaltung LP wird aktiv, wenn ein getaktetes Signal an dem Ansteueranschluss 203 der Anlaufschaltung bzw. an der Ausgangsklemme der Ansteuerschaltung IC anliegt, wobei das Potential an dem Gate-Anschluss G des selbstleitenden Transistors T21 abgesenkt wird. Die Zeitkonstante des aus der Gate-Source-Kapazität C22 und dem Widerstand R21 gebildeten RC-Glieds ist dabei so groß, dass das Potential an dem Gate- Anschluss G während der Zeitperioden, in welchen das getakte te Ansteuersignal einen Low-Pegel annimmt, nicht so weit an steigen kann, dass der Transistor T1 wieder leitet. Dadurch ist gewährleistet, dass der selbstleitende Transistor T21 ge sperrt ist, solange ein getaktetes Ansteuersignal an der Aus gangsklemme er Ansteuerschaltung IC bzw. an dem Ansteueran schluss 203 der Anlaufschaltung 20 anliegt.

Fig. 3 zeigt eine schaltungstechnische Realisierungsmöglich keit eines λ-Elements zur Verwendung bei einer Schaltungsan ordnung gemäß Fig. 1. Dieses λ-Element muss in der Lage sein, Spannungen zu sperren, die in der Größenordnung des Versorgungspotentials V+ - dass heißt üblicherweise einige hundert Volt - liegen, zu sperren. Das λ-Element gemäß Fig. 3 weist hierzu drei hochspannungsfeste Transistoren T11, T12, T13 auf, wobei die Drain-Source-Strecken eines ersten Tran sistors T11 und eines zweiten Transistors T12 zwischen den Anschlussklemmen +, - in Reihe geschaltet sind. Die Transis toren T11, T12, T13 sind als selbstleitende Transistoren aus gebildet, wobei die Transistoren T11, T13 n-leitende Transis toren und der Transistor T12 ein p-leitender Transistor ist. Der Gate-Anschluss G des Transistors T11 ist über eine Zener diode Z11 an den Minus-Anschluss des λ-Elements gekoppelt. Des weiteren sind die Gate-Anschlüsse G des ersten und zwei ten Transistors T11, T12 miteinander gekoppelt, wobei diese Kopplung in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Zenerdiode Z12 erfolgt, deren Anodenanschluss an den Gate-Anschluss des ersten Transistors T11 und deren Ka thodenanschluss an den Gate-Anschluss des zweiten Transistors T12 geschaltet ist. Der Body-Anschluss des Transistors T12 ist an den Drain-Anschluss D des ersten Transistors T11 bzw. den Plus-Eingang des λ-Elements angeschlossen. Zudem ist die Drain-Source-Strecke des Transistors T13 zwischen den Plus- Eingang und den Gate-Anschluss G des zweiten Transistors T12 geschaltet, wobei der Gate-Anschluss G und der Source- Anschluss S des Transistors T13 miteinander verbunden sind.

Fig. 4 zeigt ein mit besonders wenigen Bauelementen zu rea lisierendes λ-Element, dass sich von dem in Fig. 3 darge stellten dadurch unterscheidet, dass auf den dort dargestell ten dritten Transistor T13 verzichtet ist und das die Gate- Anschlüsse G der Transistoren T11, T12 über einen Widerstand R11 miteinander gekoppelt sind, wobei der Gate-Anschluss G des zweiten Transistors T12 direkt an einen den Drain-Source- Strecken der Transistoren T11, T12 gemeinsamen Knoten ange schlossen ist und wobei der Gate-Anschluss G des Transistors T11 über den Widerstand R11 an diesen Knoten angeschlossen ist.

Das in Fig. 5 dargestellte λ-Element unterscheidet sich von dem in Fig. 4 dargestellten dadurch, das auch der Gate- Anschluss G des zweiten Transistors T12 über einen Widerstand R12 an den den Laststrecken D-S der Transistoren T11, T12 ge meinsamen Knoten angeschlossen ist und dass ein dritter Tran sistor T13 vorgesehen ist, der zwischen den Plus-Eingang und den Gate-Anschluss G des zweiten Transistors T12 geschaltet ist wobei zwischen diesen Transistor T13 und den Gate- Anschluss G des Transistors T12 eine weitere Zenerdiode Z13 geschaltet ist. Der Gate-Anschluss G des Transistors T13 ist auch bei dieser Ausführungsform an dessen Source-Anschluss S angeschlossen.

Bezugszeichenliste

+, - Anschlussklemmen des λ-Elements

10

λ-Element

20

Anlaufschaltung

201

,

202

Anschlussklemmen der Anlaufschaltung

203

Streueranschluss der Anlaufschaltung
AS Ansteuersignal
C Kondensator
C2 Spannungsversorgungskondensator
C21 Kondensator
C22 Gate-Source-Kapazität
D Drain-Anschluss
D1, D2 Freilaufdioden
D3 Diode
ES Eingangssignal
G Gate-Anschluss
GND Bezugspotential
I Ausgangsstrom
Iλ Eingangsstrom des λ-Elements
IC Ansteuerschaltung
K1 erste Eingangsklemme
K2 zweite Eingangsklemme
L Induktivität
OUT Ausgangsklemme
R Widerstand
R11, R12 Widerstände
R21 Widerstand
S Source-Anschluss
T1 erster Halbleiterschalter
T11 Selbstleitender Transistor (n-Kanal)
T12 Selbstleitender Transistor (p-Kanal)
T13 Selbstleitender Transistor (n-Kanal)
T2 zweiter Halbleiterschalter
Uλ Spannung über dem λ-Element
Ug1 Potential am Gate-Anschluss des ersten Halbleiter schalters
Us Schwellenspannung
Uv Versorgungsspannung
Uz2 Zenerspannung
V+ positives Versorgungspotential
Z1, Z2 Zenerdioden
Z11, Z12 Zenerdioden

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last, die fol gende Merkmale aufweist:

- eine erste Versorgungsklemme (K1) zum Anlegen eines ersten Versorgungspotential (V+), eine zweite Versorgungsklemme (K2) zum Anlegen eines zweiten Versorgungspotentials (GND), eine Ausgangsklemme (OUT) zum Anschließen der Last,
- ein erstes Halbleiterschaltelement (T1) mit einem Steueran schluss (G) und einer Laststrecke (D-S), wobei die Laststre cke (D-S) zwischen die erste Versorgungsklemme (K1) und die Ausgangsklemme (OUT) geschaltet ist,
- ein zweites Halbleiterschaltelement (T2) mit einem Steuer anschluss (G) und einer Laststrecke (D-S), wobei die Last strecke (D-S) zwischen den Steueranschluss (G) des ersten Halbleiterschaltelements (T1) und die zweite Versorgungsklem me (K2) geschaltet und über ein Gleichrichterelement (Z1) an die Ausgangsklemme (OUT) gekoppelt ist,
- eine Ansteuerschaltung (IC) mit einem Ausgang, der an den Steueranschluss (G) des zweiten Halbleiterschaltelements (T2) angeschlossen ist,
- ein spannungsgesteuertes Schaltelement (10), das mittels Anschlussklemmen (+, -) zwischen die erste Versorgungsklemme (K1) und den Steueranschluss (G) des ersten Halbleiterschalt elements (T1) geschaltet ist, und dessen Durchlasswiderstand zwischen den Anschlussklemmen (+, -) ansteigt, wenn die zwi schen diesen Anschlussklemmen (+, -) anliegende Spannung ei nen Schwellenwert (Us) übersteigt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei dem das span nungsgesteuerte Schaltelement (10) einen ersten Transistor (T11) mit einem Steueranschluss (G) und einer Laststrecke (D- S) und einen zweiten Transistor (T12) mit einem Steueran schluss (G) und einer Laststrecke (D-S) aufweist, wobei die Laststrecken zwischen den Anschlussklemmen (+, -) in Reihe geschaltet sind, wobei die Steueranschlüsse (G) der Halblei terschaltelemente (T11, T12) miteinander gekoppelt sind und wobei der Steueranschluss (G) des ersten Halbleiterschaltele ments (T11) an die zweite Ausgangsklemme (-) gekoppelt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die Steueran schlüsse (G) der Transistoren (T11, T12) über ein Gleichrich terelement, insbesondere eine Zenerdiode (Z12) oder über ei nen Widerstand (R11; R11, R12) miteinander gekoppelt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei der der Steueran schluss (G) des zweiten Transistors (T12) an einen den Last strecken (D-S) des ersten und zweiten Transistors (T11, T12) gemeinsamen Knoten gekoppelt ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der der Steueranschluss (G) des ersten Transistors (T11) über ein Gleichrichterelement, insbesondere eine Zenerdiode (Z11) an die zweite Ausgangsklemme (-) gekoppelt ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der der vorangehenden An sprüche, bei der ein dritter Transistor (T13) mit einem Steu eranschluss (G) und einer Laststrecke (D-S) vorhanden ist, wobei die Laststrecke (D-S) zwischen die erste Anschlussklem me (+) und den Steueranschluss (G) des zweiten Transistors (T12) geschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei der eine Spannungsversorgungsschaltung (Z2, C2) und eine Anlaufschaltung (20) für die Ansteuerschaltung vorhanden ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, bei der die Span nungsversorgungsschaltung (Z2, C2) einen Kondensator (C2) aufweist, der parallel zu einer Zenerdiode (Z2) in Reihe zu der Laststrecke (D-S) des zweiten Halbleiterschalters (T12) geschaltet ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Anlaufschaltung (20) mittels zweier Anschlussklemmen (201, 202) zwischen die erste Versorgungsklemme (K1) und eine Span nungsversorgungsklemme (V1) der Ansteuerschaltung (IC) ge schaltet ist und einen Halbleiterschalter (T21) mit einem Steueranschluss (G) und einer Laststrecke (D-S) aufweist, wo bei die Laststrecke (D-S) zwischen die Anschlussklemmen (201, 202) geschaltet ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, bei der die Anlauf schaltung einen Steuereingang (203) aufweist dem das Ansteu ersignal (AS) des zweiten Halbleiterschalters (T12) zugeführt ist und wobei eine Ladungspumpenschaltung zwischen den Steu ereingang und den Steueranschluss des Halbleiterschalters (T21) geschaltet ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü che, bei der der erste und zweite Halbleiterschalter (T1, T2) Transistoren desselben Leitungstyps sind.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, bei der der zweite Halbleiterschalter ein selbstleitender Transistor ist.