DE102006036349B4

DE102006036349B4 - Schaltungsvorrichtung und Verfahren zum Erkennen eines Betriebszustandes

Info

Publication number: DE102006036349B4
Application number: DE102006036349.3A
Authority: DE
Inventors: Steffen Thiele
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: DE102006036349A1; US7821319B2; US20080030256A1

Abstract

Eine Schaltungsvorrichtung umfassend; – einen MOS-Transistor (M1) mit einem Steueranschluss, der dazu ausgebildet ist, bei der Bereitstellung eines geeigneten Steuerpotentials an dem Steueranschluss, Lasten zu schalten, – mindestens eine Replik (M2) des MOS-Transistors mit einem Steueranschluss, – eine Steuervorrichtung (I1) für den MOS-Transitor, – eine Steuervorrichtung (I2) für die Replik des MOS-Transistor, – einer Auswerteanordnung (A1) mit einem Ausgang, wobei, der Steueranschluss der Replik des MOS-Transistors mit einem ersten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt ist, der Steueranschluss des MOS-Transistors oder der Steueranschluss einer weiteren Replik des MOS-Transistors mit einem zweiten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt ist, die Auswerteanordnung am Ausgang ein Signal bereitstellt, das durch Vergleich des Signals des ersten Eingangs mit dem Signal des zweiten Eingangs den Schaltbeginn des MOS-Transistors anzeigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung mit MOS-Transistoren, wie sie beispielsweise zur Motorsteuerung, zur Relaissteuerung, zur Lampensteuerung, zur DC/DC Wandlung oder zur Ansteuerung anderer induktiver oder ohmscher Lasten verwendet wird. Solche Schaltervorrichtungen produzieren durch ihr Schalten störende, leitungsgebundene und leitungsungebundene Abstrahlungen. Abstrahlungen, sei es leitungsgebunden oder leitungsungebunden, sind generell unerwünscht, da sie zu Störungen in einem System führen können. Abstrahlungen können verringert werden, indem der MOS-Transistor-Schalter den Schaltvorgang möglichst langsam durchführt. Dem langsamen Schalten sind natürliche Grenzen gesetzt, die sich durch die Anwendung ergeben. Eine solche Grenze ist, wenn die Dauer des Schaltvorgangs zu groß wird, im Vergleich mit der Dauer der Schaltperiode. Eine andere Grenze ist es, wenn die Verluste des Schaltvorganges größer sind, als die Verluste eines Schalters im eingeschalteten Zustand. Zusätzlich zum langsamen Schalten, ist ein stetiger Verlauf des Stromes erforderlich, um die Störabstrahlung erfolgreich zu reduzieren.
Zur Unterdrückung der verbleibenden Störabstrahlung müssen Filter an geeigneten Stellen eingesetzt werden. Einen Beitrag zur Abstrahlung bilden abrupte Übergänge des Stromflusses. Die größte erreichbare zeitliche Änderung bei MOS-Leistungstransistoren tritt dabei in der Nähe der Einsatzspannung (Threshold) auf. Der sichtbare Schaltvorgang beginnt abhängig von der Übertragungskennlinie des Leistungstransistors, seiner Temperatur, seiner Einsatzspannung, der durch die Last eingestellten Stromdichte, bei unterschiedlicher Spannung der Steuerelektrode und bezüglich der notwendigen Ladung auf der Steuerelektrode bei fixiertem Ladestrom zu unterschiedlichen Zeiten.
Das Problem des strahlungsarmen Einschaltens wurde bisher gelöst, indem beispielsweise der geschaltete Laststrom des MOS-Transistors mit einer Referenz verglichen wurde. Ist der Laststrom des MOS-Transistors niedriger als der dieser Referenz, wird der Einschaltvorgang verlangsamt. Nach dem Überschreiten des Laststroms des MOS-Transistors wird die gewünschte höhere Steilheit eingestellt. Nachteilig hierbei ist die Festlegung eines bestimmten Laststroms des MOS-Transistors als Referenzwert. Hieraus ergeben sich eine Unstetigkeit im Schalterstrom und eine große Variation in der Verzögerung des Einschaltens. Es ist nicht möglich, die Verzögerung des Einschaltens zu minimieren, da eine Umschaltung hier erst bei bereits eingesetztem Stromfluss erfolgt. Der eigentliche Beginn des Schaltvorgangs bleibt hier unbekannt.
Eine weitere Möglichkeit ist das Laden des Steueranschlusses des MOS-Transistors mit einem linear ansteigenden Strom. Hierbei können die Verzögerungszeit bis zum wahren Einschaltbeginn und die Anfangssteilheit des MOS-Transistors sehr stark schwanken. Bei der Auslegung dieses linear ansteigenden Stromes zur Ansteuerung des MOS-Transistors sollte der Laststrom der Anwendung bekannt sein. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass viele Parameter den Einschaltbeginn und deren Schwankung beeinflussen.
DE 196 40 433 A1 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor zur Reduzierung der Abstrahlung beim Abschaltvorgang. 2 zeigt eine Zehnerdiodenkette mit Mitteln, die dazu geeignet sind, den Aufbau der Zehnerspannung zu verzögern, so dass eine Flankenabrundung auftritt, die die Abstrahlung des Abschaltvorganges reduziert.
DE 100 00 020 A1 zeigt eine Schaltungsanordnung, die dazu ausgebildet ist, einen MOS-Transistor mit einer Verzögerungszeit anzusteuern.
DE 100 61 371 A1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Last, bei der ein Halbleiterschaltelement mit einer Schutzschaltung, insbesondere mit einer Schutzschaltung gegen eine Übertemperatur oder zur Strombegrenzung, eingesetzt werden kann. Wobei das Halbleiterschaltelement zudem gegen eine Überspannung an dessen Laststrecke geschützt ist.
DE 102 45 046 B3 zeigt eine Schaltungsanordnung, die dazu ausgebildet ist, die Abkommutierspannung während des Abkommutiervorgangs dynamisch zu verändern.
DE 40 29 794 A1 zeigt ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers beziehungsweise eine Einrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Verbrauchers.
EP 1 071 213 A1 zeigt eine integrierte Schaltung zum Ansteuern eines Power-MOS-Transistors mit Mitteln zur Erkennung der Anwesenheit einer externen Last, um den Schaltvorgang des MOS-Transistors zu optimieren.
MUSUMECI, S.; RACITI, A.; TESTA, A.; GALLUZZO, A.; MELITO, M.: Switching-Behavior Improvement of Insulated Gate-Controlled Devices. In: IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 12, 1997, No. 4, 645-653., zeigt eine Idee und eine Realisierungsmöglichkeit zur Detektion des Miller-Plateaus mit Hilfe eines RC-Netzwerkes.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, den genauen Beginn des Schaltvorganges zu erkennen, um damit eine rechtzeitige Manipulation des Ladestromes des Steueranschlusses für den jeweiligen Verwendungszweck zu ermöglichen.
Dieses Problem wird durch eine Schaltungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Detektion des Beginns des Schaltvorgangs eines MOS-Transistors umfasst:
Einen MOS-Transistor mit einem Steueranschluss, der dazu ausgebildet ist, bei der Bereitstellung eines geeigneten Steuerpotentials an dem Steueranschluss, Lasten zu schalten. Es ist für das Wesen der Erfindung nicht wesentlich, in welcher Konfiguration der MOS-Transistor verschaltet ist. Erfindungsgemäß kann der MOS-Transistor als HIGH-SIDE-Schalter oder als LOW-SIDE-Schalter ausgebildet sein. In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann der MOS-Transistor ebenso als p-leitender MOS-Transistor oder als n-leitender MOS-Transistor ausgebildet sein. Wie schon bei der Ausgestaltung als HIGH-SIDE oder als LOW-SIDE-Schalter erkennbar, kann die externe Last sowohl an die Source als auch die Drain des MOS-Transistors gekoppelt werden. Die erfindungsgemäße Schaltungsvorrichtung umfasst ebenso mindestens eine Replik des MOS-Transistors mit einem Steueranschluss. Unter einer Replik wird ein möglichst ähnlicher, aber kleinerer Transistor verstanden. Der Aufbau einer solchen Replik hängt stark von der verwendeten Technologie ab. Die konkrete Ausgestaltung einer solchen Replik ist nicht Gegenstand dieser Erfindung und wird von daher nicht weiter beschrieben. Die erfindungsgemäße Schaltungsvorrichtung umfasst ebenso eine Steuervorrichtung für den MOS-Transistor und eine Steuervorrichtung für die Replik des MOS-Transistors. Eine Steuervorrichtung für einen MOS-Transistor besteht im allgemeinen Fall aus einer Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand. In der weiteren Erläuterung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird diese Steuervorrichtung vereinfacht als Stromquelle dargestellt. Die Darstellung als Stromquelle schließt andere Möglichkeiten der Ausgestaltung nicht aus. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung umfasst ebenso eine Auswerteanordnung mit einem Ausgang und mindestens zwei Eingängen. In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schaltungsvorrichtung ist eine Replik des MOS-Transistors derart gestaltet, dass sie, bis auf einen Skalierungsfaktor N, dem MOS-Transistor ähnlich ist. Eine Steuervorrichtung für die Replik des MOS-Transistors ist derart gestaltet, dass sie, bis auf einen Skalierungsfaktor M, der Steuervorrichtung des MOS-Transistors ähnlich ist. In der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung ist der Steueranschluss der Replik des MOS-Transistors mit einem ersten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt. Der Steueranschluss des MOS-Transistors oder der Steueranschluss einer weiteren Replik ist mit einem zweiten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt, wobei die Auswerteranordnung am Ausgang ein Signal bereitstellt, das durch Vergleich des Signals des ersten Eingangs mit dem Signal des zweiten Eingangs den Schaltbeginn des MOS-Transistors anzeigt. Unter der Kopplung von Bauelementen oder Anschlüssen wird nicht nur die direkte Verbindung dieser Anschlüsse verstanden. Es ist möglich, dass zur Kopplung aktive oder passive Bauelemente verwendet oder zwischengeschaltet werden.
Ist bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der MOS-Transistor vom n-leitenden Typ, so ist auch die Replik des MOS-Transistors vom n-leitenden Typ. Ist der erste Laststreckenanschluss (Source) des MOS-Transistors mit einem Versorgungspotential gekoppelt und ist der erste Laststreckenanschluss (Source) der Replik des MOS-Transistors mit einem Versorgungspotential gekoppelt, wird die Schaltungsanordnung als LOW-SIDE-Schalter bezeichnet. Ist ein Laststreckenanschluss der Replik des MOS-Transistors mit einem Versorgungspotential gekoppelt, so repräsentiert die Replik des MOS-Transistors unter Berücksichtigung des Skalierungsfaktors N die Eigenschaften des MOS-Transistors solange dieser noch nicht von Strom durchflossen wird. Speist die Steuervorrichtung des MOS-Transistors einen Strom in den Steuereingang des MOS-Transistors, so speist auch die Steuervorrichtung für die Replik des MOS-Transistors einen Strom in den Steueranschluss der Replik des MOS-Transistors. Bei einer geeigneten Wahl der Skalierungsfaktoren N und M wird die Auswerteanordnung durch einen Vergleich der angekoppelten Signale keinen Unterschied in den Signalverläufen feststellen. Dies ändert sich dann, wenn die Einsatzspannung (Threshold) des MOS-Transistors erreicht wird. Mit dem Erreichen der Einsatzspannung des MOS-Transistors beginnt der MOS-Transistor Strom zu leiten. Aufgrund der Rückwirkung der Last über die Gate Drain Kapazität verharrt das Signal, trotz der Einspeisung eines Stromes, am Steueranschluss des MOS-Transistors in seinem Zustand. Das Verharren der Gate Source Spannung eines MOS-Transistors beim Schalten wird als Miller-Plateau bezeichnet. Da die Replik des MOS-Transistors nicht mit einer Last gekoppelt ist, ändert sich die Spannung an dessen Steueranschluss weiterhin. Die Auswerteranordnung stellt damit durch den Vergleich der Signale der Steuereingänge eindeutig fest, dass der MOS-Transistor Strom leitet. Anhand der eindeutigen Detektion des Einschaltens des MOS-Transistors können weitere Maßnahmen zur Steuerung des MOS-Transistors eingeleitet werden. So ist es beispielsweise möglich, bis zum Erreichen der Einsatzspannung des MOS-Transistors einen Strom einzuspeisen, der größer ist, als der Strom, der eingespeist wird, nachdem die Einsatzspannung des MOS-Transistors erreicht ist. Das heißt, dass die Zeit bis zum Erreichen der Einsatzspannung des MOS-Transistors minimiert wird, ohne das auf ein sanftes Einschalten des MOS-Transistors verzicht werden muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erkennen eines Betriebszustandes eines MOS-Transistors umfasst: Einen MOS-Transistor mit einer Replik, wobei die Replik mit einer im Wesentlichen gleichen Stromdichte wie der MOS-Transistor betrieben wird und der Betriebszustand des MOS-Transistors durch einen Vergleich der Gate-Source-Spannungen des MOS-Transistors und der Replik erkannt wird. Das vorzeitige Erkennen eines Betriebszustandes wird durch das Verfahren ermöglicht, indem die Replik mit einer anderen Stromdichte als der MOS-Transistor betrieben wird. Der Einschaltzeitpunkt des MOS-Transistors wird vorzeitig erkannt, wenn die Stromdichte der Replik niedriger ist, als die Stromdichte des MOS-Transistors. Ein MOS-Transistor erreicht das Miller-Plateau mit dem Einsetzen des Stromes in der Laststrecke. Das Miller-Plateau entsteht durch den Einfluss einer Kapazität, die zwischen dem Steueranschluss und dem Laststreckenanschluss vorhanden ist. Beginnt im der Laststrecke ein Strom zu fliessen, so prägt diese Kapazität, die Gate-Drain-Kapazität Cgd, einen Strom in den Steueranschluss des MOS-Transistors, der dem Strom der Steuervorrichtung entgegenwirkt. Dadurch wird der Ladevorgang einer Kapazität, die zwischen dem Steueranschluss und dem zweiten Laststreckenanschluss vorhanden ist, der Gate-Source-Kapazität, verlangsamt oder gestoppt. Zum vorzeitigen Erkennen des Ausschaltzeitpunktes des MOS-Transistors ist die Replik des MOS-Transitors mit einer höheren Stromdichte als der MOS-Transistor zu betreiben.
Eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor und einer Replik, bei der ein Laststreckenanschluss der Replik des MOS-Transistors an eine Lastnachbildung gekoppelt ist, erreicht die Wirkung dadurch, dass durch eine geeignete Wahl der Skalierungsfaktoren N und M und durch die geeignete Wahl einer Lastnachbildung, die Stromdichte in der Replik des MOS-Transistors niedriger ist als im MOS-Transistor. Durch die niedrigere Stromdichte in der Replik des MOS-Transistors, stellt sich der Miller Effekt in der Replik des MOS-Transistors früher ein als im MOS-Transistor. Anhand des Vergleichs der Signale in der Auswerteanordnung ist der Einschaltbeginn des MOS-Transistors sicher zu detektieren.
Ein Laststreckenanschluss der ersten Replik ist an eine Lastnachbildung gekoppelt und der Steueranschluss der ersten Replik ist mit einem Anschluss der Auswerteanordnung gekoppelt. Der erste und der zweite Laststreckenanschluss der zweiten Replik des MOS-Transistors sind mit einem Versorgungspotential gekoppelt. Der Steueranschluss der zweiten Replik ist mit einem Anschluss der Auswerteanordnung gekoppelt. Durch den Vergleich des Steuersignals einer Replik, die an keine Lastnachbildung gekoppelt ist, mit dem Steuersignals einer Replik, die an eine Lastnachbildung gekoppelt ist, ergibt sich der Vorteil, dass ein Einschaltzeitpunkt ermittelt werden kann der etwas früher stattfindet als der Einschaltmoment des MOS-Transistors. Je nach Ausgestaltung der ersten und der zweiten Replik des MOS-Transistors und deren Ansteuervorrichtungen, kann ein Zeitpunkt ermittelt werden, der dem Einschaltzeitpunkt entspricht, oder früher oder später stattfindet. Durch die Vorhersage des Einschaltzeitpunktes des MOS-Transistors ist es möglich, Verzögerungszeiten, die bei jeder Schaltungsanordnung auftreten, zu berücksichtigen.
Eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, bei der der Steuereingang der ersten Replik mit dem ersten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt ist, der Steuereingang der zweiten Replik mit dem zweiten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt ist und der Steuereingang des MOS-Transistors mit einem dritten Eingang der Auswerteranordnung gekoppelt ist, hat den Vorteil, dass sowohl der exakte Einschaltzeitpunkt als auch die Vorhersage des Einschaltzeitpunktes bestimmbar sind. Durch geeignete Ausgestaltungen der Ansteueranodnungen und der Replika sind ebenso weitere wichtige Punkte der Transitorkennlinie, wie beispielsweise Stromwerte, bestimmbar. In einer einfachen Ausgestaltung der Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor ist die Ausgabeanordnung als Schmitt-Trigger gestaltet.
Eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor soll den Beginn des Schaltvorgangs und andere wichtige Zeitpunkte während des Schaltvorganges eines MOS-Transistors erkennen. Dazu werden die Spannungen an zwei Steueranschlüssen ähnlicher Transistorstrukturen miteinander verglichen. Eine Transistorstruktur ist der schaltende MOS-Transistor, eine weitere Transistorstruktur ist eine Replik des schaltenden Transistors. Ein Laststreckenanschluss des MOS-Transistors und ein Laststreckenanschluss der Replik sind miteinander gekoppelt. Die Steueranschlüsse des MOS-Transistors und der Replik werden mit einem Strom geladen. Die Ströme sind entsprechend der Größe des MOS-Transistors und entsprechend der Größe der Replik unterschiedlich groß. Die Ströme sind derart gestaltet, dass beim Beginn des Ladeprozesses die sich einstellenden Spannungsänderungen an den Steueranschlüssen gleich sind. Erreicht die Steuerspannung des MOS-Transistors die Einsatzspannung (Threshold-Spannung), so beginnt über die Laststrecke des MOS-Transistors ein Strom zu fließen. Der Spannungsabfall über der Last bewirkt eine Reduzierung des Spannungsabfalls über die Laststreckenanschlüsse des MOS-Transistors. Die Reduzierung der über den Laststreckenanschlüssen des MOS-Transistors abfallenden Spannung, wird über die Gate-Drain-Kapazität, die Miller-Kapazität auf den Steueranschluss des MOS-Transistors rückgekoppelt. Da der Strom der Ladevorrichtung durch den Strom der Miller-Kapazität kompensiert wird, tritt ab diesem Zeitpunkt keine Spannungsänderung am Steueranschluss des MOS-Transistors auf. Die nun resultierende Spannungsdifferenz zwischen dem Steueranschluss des MOS-Transistors und dem Steueranschluss der Replik wird in einer Auswerteanordnung durch einen Vergleich ausgewertet und ein Signal am Ausgang bereitgestellt, dessen Zustand das Einschalten des MOS-Transistors signalisiert. Aufgrund dessen kann der Ladestrom des MOS-Transistors so beeinflusst werden, dass ein verlangsamter Übergang in den definierten Steilheitsbereich stattfinden kann. Nach der Detektion des Einschaltvorgangs kann beispielsweise ein kleiner konstanter Strom, ein linear ansteigender Strom oder ein in diskreten Schritten geänderter Strom in den Steueranschluss des MOS-Transistors eingespeist werden.
Der Vorteil dieses Verfahrens ist die Unabhängigkeit von Prozesspapametern, Temperatur oder anderen Umwelteinflüssen. Durch die Vorrichtung mit einem MOS-Transistor und einer Replik des MOS-Transistors werden Signale verglichen, die von denselben Parametern beeinflusst werden. Beispielsweise hat eine Verschiebung der Miller-Plateau-Spannung durch die Schwankung der Transistoreinsatzspannung geringere Auswirkung als bei einem Vergleich mit einer festen Referenzspannung.
Eine Erweiterungsmöglichkeit ist ein weiterer Vergleich mit einer weiteren Replik des MOS-Transistors. Es wird eine weitere Replik bereitgestellt, die mit einer anderen Stromdichte als der MOS-Transistor betrieben wird. Diese beispielsweise kleinere Stromdichte kann durch eine Lastnachbildung oder durch eine Stromquelle, die an einen Laststreckenanschluss der Replik gekoppelt ist, in der Replik bereitgestellt werden. Bei einer geeigneten Wahl der Lastnachbildung oder der Stromquelle ist die Miller-Plateau-Spannung der zweiten Replik immer etwas kleiner als die Miller-Plateau-Spannung am Steueranschluss des MOS-Transistors. Deshalb beginnt der Einschaltvorgang an der Replik mit der nachgebildeten Last früher als bei dem MOS-Transistor. Der Vergleich der Spannung am Steueranschluss der ersten Replik mit der Spannung am Steueranschluss der zweiten Replik liefert ein Signal, das den Einschaltpunkt der zweiten Replik detektiert. Da die zweite Replik mit einer geringeren Stromdichte betrieben wird als der schaltende MOS-Transistor, wird ein Einschaltpunkt detektiert, der vor dem Einschaltpunkt des schaltenden MOS-Transistors liegt. Die Zeit zwischen dem Einschalten der Replik und dem Einschalten des schaltenden MOS-Transistors ist durch die Größe der Replik, die Größe des ansteuernden Stromes und die Lastnachbildung einstellbar. Mit Hilfe dieser Schaltungsvorrichtung ist es somit möglich, den Einschaltzeitpunkt des schaltenden MOS-Transistors vorherzusagen. Die Zeit zwischen den Einschaltzeitpunkten der Replik und des schaltenden MOS-Transistors lässt sich durch die unterschiedlichen Stromdichten einstellen. Es ist vorteilhaft, wenn die Ladeströme der ersten Replik, der zweiten Replik, des schaltenden MOS-Transistors dasselbe Verhältnis zueinander ausweisen, wie die Eingangskapazität der ersten Replik, die Eingangskapazität der zweiten Replik und die Eingangskapazität des schaltenden MOS-Transistors.
Figurenbeschreibung
1 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, der dazu ausgebildet ist, Lasten zu schalten, eine Replik und eine Auswertevorrichtung.
2 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, der dazu ausgebildet ist, Lasten zu schalten und eine Replik in einer HIGH-SIDE Konfiguration.
3 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, der dazu ausgebildet ist, Lasten zu schalten und eine Replik, in einer HIGH-SIDE Konfiguration.
4 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, der dazu ausgebildet ist, Lasten zu schalten, eine erste Replik mit einer Lastennachbildung, eine zweite Replik, in einer HIGH-SIDE Konfiguration.
5 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, der dazu ausgebildet ist, Lasten zu schalten, eine erste Replik mit einer Lastennachbildung und eine zweite Replik, in einer HIGH-SIDE Konfiguration.
6 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, der dazu ausgebildet ist, Lasten zu schalten, eine erste Replik mit einer Lastennachbildung und eine zweite Replik, in einer LOW-SIDE Konfiguration.
7 zeigt in mehreren Bildern einige ausgewählte Spannungen, die dazu dienlich sind, die vorhergehenden Figuren zu erläutern.
1 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor M1, der dazu ausgebildet ist, Lasten zu schalten und eine Replik M2. Der MOS-Transistor M1 weist einen ersten Laststreckenanschluss, einen zweiten Laststreckenanschluss, und einen Steueranschluss auf. An den Steueranschluss des MOS-Transistors M1 ist eine Stromquelle I1 gekoppelt. Der Steueranschluss des MOS-Transistors M1 ist mit einem ersten Steuereingang der Auswerteanordnung A1 gekoppelt. Die Replik des MOS-Transistors M1, M2 weist einen ersten Laststreckenanschluss, einen zweiten Laststreckenanschluss und einen Steueranschluss auf. An den Steueranschluss der Replik M2 ist eine Stromquelle I2 gekoppelt. Der Steueranschluss der Replik M2 ist mit einem zweiten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt. Die Auswerteanordnung A1 weist mindestens einen Ausgang auf. Der MOS-Transistor M1 und die Replik M2 können als DMOS, NMOS oder als PMOS ausgebildet sein. Die Schaltungsvorrichtung kann als HIGH-SIDE oder als LOW-SIDE Anordnung konfiguriert sein. Die Stromquellenanordnungen I1 und I2 sind dazu ausgebildet, einen Strom in die Steueranschlüsse des MOS-Transistors M1 und der Replik M2 einzuprägen. Somit sind diese dazu geeignet, die Eingangskapazität des MOS-Transistors M1 und der Replik M2 zu laden oder zu entladen. Die Replik M2 des schaltenden Transistors M1 ist so ausgebildet, dass die Replik M2 in der physikalischen Gestaltung, dem Layout, ein ähnliches Verhalten aufweist.
Die Stromquellenanordnungen I1 und I2 weisen ebenso wie die MOS-Transistoren M1 und M2 eine Skalierung auf. Diese Skalierung mit dem Faktor M ist so ausgestaltet, dass die Spannungen an den Steueranschlüssen des MOS-Transistors M1 und der Replik M2 bis zum Einschaltzeitpunkt einen ähnlichen Verlauf aufweisen.
2 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit NMOS-Transistoren in einer HIGH-SIDE Konfiguration. Ein Laststreckenanschluss, die Drain, des MOS-Transistors M1 und ein Laststreckenanschluss, die Drain, der Replik M2 sind mit einem gemeinsamen Bezugspotential Vbat gekoppelt. Der zweite Laststreckenanschluss, die Source des MOS-Transistors M1, ist mit einer Last ZL gekoppelt. Diese Last ZL kann als reiner Widerstand, wie beispielsweise eine Lampe, oder als eine Induktivität, wie beispielsweise eine Ventilansteuerung, ein Relais oder als eine Mischform ausgestaltet sein. Der zweite Laststreckenanschluss, die Source der Replik M2 ist mit dem ersten Bezugspotential Vbat gekoppelt. Der Steueranschluss der Replik M2 ist mit einer Stromquellenanordnung I2 gekoppelt. Der Steueranschluss des MOS-Transistors M1 ist mit einer Stromquellenanordnung gekoppelt, die aus zwei Konstantstromquellen I1a und I1b ausgebildet sind. Je nach Zustand des Ausgangs der Auswerteanordnung A1 ist über einen Schalter entweder die Konstantstromquelle I1a oder die Konstantstromquelle I1b an den Steuereingang des MOS-Transistors M1 gekoppelt. An den Steueranschluss des MOS-Transistors M1 und an dem Steueranschluss der Replik M2 ist außerdem ein Schalter mit einem ersten und einem zweiten Laststreckenanschluss gekoppelt. Der Schalter weist einen Steueranschluss Reset auf. Dieser Schalter ist dazu ausgebildet, die Steueranschlüsse des MOS-Transistors M1 und der Replik M2 vor dem Start des Einschaltvorganges auf ein gleiches Potential zu setzen. Die Stromquellen I1a, I1b und I2 sind mit ihrem zweiten Laststreckenanschluss an ein Bezugspotential qp gekoppelt. Dieses Bezugspotential qp ist im Falle einer HIGH-SIDE Konfiguration der Ausgang einer Ladungspumpe. Beim Beginn des Einschaltvorganges ist die Stromquelle I1b über den Schalter S1 mit dem Steueranschluss des MOS-Transistors M1 gekoppelt. Beide Steuerspannungen zeigen bei Beginn eines Einschaltvorganges dasselbe Verhalten, so dass die Auswerteanordnung a1 durch den Vergleich keinen Unterschied detektieren kann. Zwischen dem ersten Laststreckenanschluss eines MOS-Transistors, dem Drain und dem Steueranschluss eines MOS-Transistors, dem Gate, ist immer eine Kapazität vorhanden, die mit Cgd bezeichnet wird. Beginnt der Stromfluss im Schalttransistor M1, so wird durch die Kapazität Cgd ein zusätzlicher Strom in den Steueranschluss des MOS-Transistors M1 eingespeist, so dass das Potential des Steueranschluss des Transistors M1 bis zum Abschluss des Schaltvorganges in diesem Zustand verharrt. Da das Potential des Steueranschlusses der Replik M2 weiterhin ansteigt, detektiert die Vergleichsanordnung A1 nun durch den Vergleich einen Unterschied der Steueranschlüsse. Die Vergleichsanordnung A1 schaltet nun die Konstantstromquelle I1a auf den Steueranschluss des MOS-Transistors. Ist der Strom der Konstantstromquelle I1a kleiner als der Strom der Konstantstromquelle I1b, wird der Einschaltvorgang des MOS-Transisstors M1 exakt ab dem Zeitpunkt verzögert, bei dem der wahre Einschaltvorgang beginnt. Die Zeit, die lediglich dazu dient, die Kapazitäten der MOS-Transistoren bis zur Threshold Spannung aufzuladen, wird durch die Konstantstromquelle I1b möglichst schnell überwunden. Auf die gleiche Weise wird mit dieser Schaltunganordnung der Ausschaltvorgang des MOS-Transistors M1 detektiert. Erreicht der Steueranschluss des MOS-Transistors durch Entladen von Cgd das Miller-Plateau, detektiert die Auswerteanordnung A1 durch Vergleich den Beginn des Ausschaltvorganges.
3 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor M1, der dazu ausgebildet, ist Lasten zu schalten, mit einer Replik M2. Der erste Laststreckenanschluss des MOS-Transistors M1, die Drain, ist mit einem ersten Versorgungspotential Vbat gekoppelt. Der erste Laststreckenanschluss der Replik M2, die Drain, ist mit dem ersten Versorgungspotential Vbat gekoppelt. Der zweite Laststreckenanschluss des MOS-Transistors M1, die Source, ist an eine Last Zl gekoppelt. Der zweite Laststreckenanschluss der Replik M2, die Source, ist mit einer Lastnachbildung Zr gekoppelt. Die Impedanznachbildung Zr ist derart ausgestaltet, dass die Replik M2 mit einer geringeren Stromdichte betrieben wird als der MOS-Transistor M1. Die Stromquelle I2, die mit dem Steueranschluss der Replik M2 gekoppelt ist, ist derart gestaltet, dass sich die Steueranschlüsse des MOS-Transistors M1 und des Steueranschlusses der Replik M2 im ersten Moment des Anschaltens ähnlich verhalten. Da die Replik mit einer kleineren Stromdichte betrieben wird als der MOS-Transistor M1, hat das Miller Plateau M2 einen etwas niedrigeren Wert als das Miller-Plateau des MOS-Transistors M1.
Erreichen die Steueranschlüsse des MOS-Transistors M1 und der Replik M2 ihr Miller-Plateau, so lässt sich durch den Vergleich der Auswerteanordnung A1 eindeutig erkennen, dass der Transistor M1 beginnt, Strom zu führen. Die Auswerteranordnung A1 ist somit in der Lage, durch ihr Signal die Ansteuerung des MOS-Transistors M1 von der Stromquelle I1b zur Stromquelle I1a umzuschalten. Hier wird ein geringerer Strom eingestellt, damit die Einschaltflanke möglichst flach beginnt. Da es sich bei der beschriebenen Schaltungsvorrichtung in 3 um eine HIGH-SIDE Konfiguration mit NMOS-Transistoren handelt, ist das gemeinsame Bezugspotential der Stromquellen eine Spannungsquelle, dessen Potential höher ist als das gemeinsame Bezugspotential Vbat. Dieses höhere Bezugspotential qp kann auf unterschiedliche Arten bereitgestellt werden. In intelligenten Powerschaltungen, Smartpowerschaltungen, sind Ladungspumpen weit verbreitet. Ein Gleichstromwandler mit Aufwärtswandlung ist ebenso möglich.
3a zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, bei der die Lastnachbildung an der Source der Replik durch eine steuerbare Stromquelle I1 ausgebildet ist. Die steuerbare Stromquelle I1 ist derart ausgebildet, dass während des Einschaltens des MOS-Transistors M1, die Replik M2 eine niedrigere Stromdichte als der MOS-Transistor M1 hat, damit der Einschaltzeitpunkt des MOS-Transistors M1 sicher vorhergesagt werden kann. Um das Erreichen des Miller-Plateaus während des Abschaltens des MOS-Transistors M1 zu detektieren, ist die steuerbare Stromquelle I1 derart ausgebildet, dass während des Ausschaltens des MOS-Transistors M1 die Replik M2 eine höhere Stromdichte als der MOS-Transistor M1 hat.
3b zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor, bei der die Lastnachbildung an der Source der Replik durch eine steuerbare Stromquelle I1 und durch eine Impedanz Zr ausgebildet ist. Die Lastnachbildung Zr ist bei diesem Ausführungsbeispiel derart gestaltet, dass die Replik M2 die gleiche Stromdichte wie der MOS-Transistor M1 hat. Durch die steuerbare Stromquelle I1 wird ein zusätzlicher Strom in den Laststreckenanschluss der Replik derart eingespeist, dass die Replik während des Einschaltens des MOS-Transistors eine niedrigere Stromdichte als der MOS-Transistor hat und während des Ausschaltens des MOS-Transistors die Replik eine höhere Stromdichte hat. Diese Anordnung ist sinnvoll, wenn die zu schaltende Last Zl während des Entwurfs des MOS-Transistors M1 und seiner Replik M2 nicht bekannt ist oder damit dem Anwender des MOS-Transistors die zu verwendene Last nicht eingeschränkt werden soll.
4 zeigt eine Schaltungsvorrichtung in einer HIGH-SIDE Konfiguration mit NMOS-Transistoren. Der MOS-Transistor ist dazu ausgebildet, eine Last Zl zu schalten. Eine erste Replik M2 ist dazu ausgebildet, dass sie eine Lastnachbildung Zr treiben kann. Zusätzlich ist eine zweite Replik M3 ausgebildet. Der erste Laststreckenanschluss des MOS-Transistors M1, die Drain, der erste Laststreckenabschluss der Replik M2, die Drain, der erste Laststreckenanschluss der zweiten Replik M3, die Drain, sind mit einem gemeinsamen Versorgungspotential Vbat gekoppelt. Der zweite Laststreckenanschluss des MOS-Transistors M1, die Source, ist mit einer Last Zl gekoppelt. Der zweite Laststreckenanschluss der Replik M2, die Source, ist mit einer Lastnachbildung Zr gekoppelt. Der zweite Laststreckenanschluss der zweiten Replik M3, die Source, ist mit dem ersten Versorgungspotential Vbat gekoppelt. Der Steueranschluss, das Gate, des MOS-Transistors M1, ist mit einer Stromquellenanordnung bestehend aus zwei Stromquellen I1a und I1b und einem Schalter gekoppelt. Der Steueranschluss der Replik M2 ist mit einer Stromquelle I2 und einem Eingang der Auswerteanordnung a1 gekoppelt. Der Steueranschluss der zweiten Replik M3 ist mit einer Stromquelle I3 und einem Eingang der Auswerteanordnung A1 gekoppelt. Der Einsatz des Stromflusses des MOS-Transistors M1 wird in dieser Schaltungsordnung durch den Vergleich der Spannungen an den Steueranschlüssen der ersten Replik M2 und der Spannung am Steueranschluss der zweiten Replik M3 ermittelt. Nach Maßgabe dieses Vergleiches schaltet die Auswerteranordnung die Stromquellenanordnung bestehend aus den Stromquellen I1a und I1b um. Wird in diesem Ausführungsbeispiel die Stromdichte der ersten Replik M2 derart gestaltet, dass sie gleich ist der Stromdichte des MOS-Transistors M1, kann die Auswerteranordnung durch einen Vergleich der Steueranschlüsse der ersten Replik und des Steueranschlusses der zweiten Replik bestimmen, wann der MOS-Transistor M1 beginnt, Strom zu leiten. Wird die Stromdichte der ersten Replik M2 derart ausgebildet, dass sie kleiner ist als die Stromdichte des MOS-Transistors M1, kann die Auswerteranordnung durch den Vergleich der Steuerpotentiale der ersten Replik und der zweiten Replik den Beginn des Einschaltvorganges des MOS-Transistors M1 detektieren, kurz bevor dieser beginnt zu schalten. Das bedeutet, dass die Schaltungsanordnung nach 4 dazu ausgebildet ist, den Beginn des Einschaltvorganges zu detektieren, bevor der MOS-Transistor M1 schaltet. Ebenso können die Spannungen über den Steueranschlüssen der Transistoren betracht werden. Aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung der Repliken liefert die Auswerteanordnung ein Signal, bevor die Spannung am Steueranschluss des MOS-Transistors M1 die Einsatzspannung (Threshold Spannung) erreicht. Je nach Ausgestaltung ist es somit möglich, die Stromquellen I1a und I1b des MOS-Transistors M1 von einem beispielsweise hohen Stromwert zu einem beispielsweise niedrigen Stromwert umzuschalten, bevor der MOS-Tranasistor M1 beginnt, Strom zu leiten. Dies hat den besonderen Vorteil, dass der MOS-Transistor M1 mit einem besonders geringen Strom angesteuert werden kann, ohne das störende und emitierende Stromspitzen auftreten können. Als Lastnachbildung kann auch eine steuerbare Stromquelle oder eine Kombination einer Impedanz und einer steuerbaren Stromquelle, wie schon in 3a und 3b beschrieben, eingesetzt werden.
5 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor M1, einer ersten Replik M2 und einer zweiten Replik M3. Die Schaltungsanordnung ist als HIGH-SIDE Konfiguration ausgebildet. Im Unterschied zur 4 ist der Steueranschluss des MOS-Transistors M1 mit einer geregelten Stromquelle I1 gekoppelt und der Steueranschluss des MOS-Transistors M1 ist mit einem dritten Eingang der Auswerteanordnung A1 gekoppelt. Die Schaltungsvorrichtung in 5 ist derart ausgestaltet, dass die Auswerteanordnung A1 durch den Vergleich der Steuerpotentiale der ersten Replik M2 und der zweiten Replik M3 den Einschaltzeitpunkt oder Ausschaltzeitpunkt des Transistors M1 bestimmen kann. Nach der Detektion dieses Einschaltpunktes des MOS-Transistors M1 regelt die Auswerteanordnung A1 die regelbare Stromquelle I1 von einem hohen Ladestrom zu einem niedrigen Ladestrom herunter. Die Stromquelle I1 ist derart ausgestaltet, dass die Auswerteanordnung A1 in der Lage ist, diese Stromquelle I1 schrittweise oder linear z. B. in Form einer Rampe zu regeln. Durch den Vergleich der Steuerpotentiale des MOS-Transistors M1 und des Steueranschlusses der ersten Replik M2 kann festgestellt werden, wann der Schaltvorgang des MOS-Transistors M1 beendet ist. Der Schaltvorgang des MOS-Transistors M1 ist beendet, wenn sich die Spannung am ersten Laststreckenanschluss (Drain) nur noch unwesentlich ändert. Ab diesem Zeitpunkt ist man bestrebt, die Spannung am Steueranschluss des MOS-Transistors M1 möglichst schnell aufzuladen, um einen möglichst geringen Einschaltwiderstand (Ron) zu erreichen. Dieser Zeitpunkt lässt sich aufgrund der unterschiedlichen Stromdichten des MOS-Transistors M1 und seiner ersten Replik M2 durch die Auswerteranordnung a1 durch einen zweiten Vergleich detektieren. Nach diesem Vergleich schaltet die Auswerteranordnung A1 die Stromquellenanordnung I1 auf einen möglichst hohen Stromwert, so dass der Steueranschluss des MOS-Transistors M1 zur Erreichung eines möglichst geringen Einschaltwiderstandes (Ron) auf einen möglichst hohen Wert gelangt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Lastnachbildung Zr durch eine steuerbare Stromquelle oder durch eine Kombination einer steuerbaren Stromquelle mit einer Impedanz ersetzt werden, wie es in 3a und 3b dargestellt wird.
6 zeigt eine Schaltungsvorrichtung mit einem MOS-Transistor M1, mit einer ersten Replik M2 und einer zweiten Replik M3. Der MOS-Transistor M1 und seine Repliken M2 und M3 sind als NMOS-Transistoren in einer LOW-SIDE Konfiguration ausgebildet. Das gemeinsame Bezugspotential der Stromquellenanordnung (qp) muss in einer LOW-SIDE Konfiguration nicht mehr notwendiger Weise durch eine Ladungspumpe bereitgestellt werden. Die Wirkung der Schaltungsanordnung in dieser LOW-SIDE Konfiguration ist ähnlich wie in den HIGH-SIDE Konfigurationen der in den vorhergehenden Figuren beschriebenen Schaltungsanordnungen. Die Lastnachbildung der ersten Replik kann mit einer Stromquelle, einer Impedanz oder einer Kombination aus beidem ausgebildet sein.
7 zeigt einige Spannungsverläufe, die zum Verständnis der Schaltungsanordnung, wie sie in den vorhergehenden Figuren beschrieben worden sind, hilfreich sind.
7a zeigt die Steuerkennlinie eines MOS-Transistors. Auf der Abszisse ist das Steuerpotential am Steueranschluss ugs aufgetragen. Auf der Ordinate ist der Strom durch einen Laststreckenanschluss Id aufgetragen. Bis zur Schwellspannung vt (Threshold Spannung) fließt kein Laststrom Id durch den Laststreckenanschluss.
7b zeigt einen typischen Verlauf der Steuerspannung an einen Steueranschluss eines MOS-Transistors Ugs über die Zeit. In dem ersten Abschnitt der 7b ist ein ansteigender Verlauf der Steuerspannung zu erkennen. Ist der Strom in den Steueranschluss eines MOS-Transistors Ugs konstant, so steigt die Spannung am Steueranschluss nahezu linear an. Steigt der Strom in dem Steueranschluss eines MOS-Transistors rampenförmig an, so erhält man einen ungefähr parabolisch verlaufenden Anstieg der Spannung an der Steuerelektrode. Wird die Einsatzspannung des MOS-Transistors (Threshold Spannung) erreicht, verharrt die Steuerspannung auf einer gleichbleibenden Spannung. Dieser Verlauf wird aufgrund der Rückkopplung der Miller-Kapazität Cgd oder auch Gate-Drain-Kapazität Miller-Plateau genannt. Die Spannung an dem Steueranschluss eines MOS-Transistors verharrt solange im Miller-Plateau, bis keine Änderungen mehr am ersten Laststreckenanschluss (Drain) zu beobachten sind. Das heißt, dass die Spannung am Steueranschluss (Gate) solange auf dem Miller-Plateau verharrt, bis der MOS-Transistor die Last vollständig angeschaltet oder ausgeschaltet hat.
7c zeigt die zu 7b korrespondierende Spannung am ersten Laststreckenanschluss (Drain) eines MOS-Transistors. Im ersten Abschnitt I fließt kein Strom durch den Laststreckenanschluss, die Spannung an der Last ist im Falle einer HIGH-SIDE Konfiguration am unteren Bezugspotential. Hat der MOS-Transistor seinen maximalen Einschaltstrom bei geringstem Einschaltwiderstand (Ron) erreicht, befindet sich der MOS-Transistor im eingeschalteten Zustand. Der Übergang zwischen dem Zustand I und Zustand II wird als Einschalten bezeichnet. Kritische Stellen an dieser Kurve sind der Übergang zwischen dem Zustand I und II und der Übergang zwischen dem Zustand II und III. Hier können besonders hohe Frequenzen beim Schalten auftreten. Analog zu 7b und 7d ergeben sich die Spannungsverläufe beim Ausschalten eines MOS-Transistors.
7d zeigt einen Verlauf eines Stromes I1 zum störungsarmen Einschalten eines MOS-Transistors. Dem Verlauf des Stromes liegt die Strategie zugrunde, dass der MOS-Transistor über seinen Steueranschluss möglichst schnell bis zur Einsatzspannung vorgeladen wird. Ist die Einsatzspannung erreicht, wird der Ladestrom derart reduziert, dass sich ein langsamer Einschaltvorgang und ein sanfter Übergang zum Einschaltvorgang ergibt. Sind nur noch kleine Änderungen der Spannung am Laststreckenanschluss zu beobachten, ist der wesentliche Teil des Einschaltvorganges abgeschlossen. Die Änderungen der Spannung am Laststreckenanschluss ergeben sich nun aus der Reduzierung des An-Widerstandes Ron des MOS-Transistors. Zur schnellen Reduzierung des Ron wird der Ladestrom erhöht. Dieses Erhöhen kann wie dargestellt mittels einer Rampe erfolgen. Kann dieser Zeitpunkt sicher detektiert werden, so ist auch ein Umschalten auf einen hohen Strom möglich.
Bezugszeichenliste

M1

ein erster MOS-Transistor zum Schalten von Lasten

M2

eine erste Replik des MOS-Transistors M1

M3

eine zweite Replik des MOS-Transistors M1

A1

eine Auswerteanordnung

I1

eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung des MOS-Transistors (M1)

I2

eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung der Replik M2

I3

eine Steuervorrichtung zur Ansteuerung der Replik M3

I1a

eine Stromquelle der Steuervorrichtung I1

I1b

eine Stromquelle der Steuervorrichtung I1

S1

ein Schalter der Steuervorrichtung I1

Vbat

ein positives Bezugspotential

qp

ein positives Bezugspotential

Cgs

Gate-Source-Kapazität eines MOS-Transistors

Cgd

Gate-Drain-Kapazität eines MOS-Transistors

Cgd1

Gate-Drain-Kapazität des MOS-Transistors M1

Cgd2

Gate-Drain-Kapazität der Replik M2

Zl

eine Last

Zr

eine Lastnachbildung

Claims

Eine Schaltungsvorrichtung umfassend; – einen MOS-Transistor (M1) mit einem Steueranschluss, der dazu ausgebildet ist, bei der Bereitstellung eines geeigneten Steuerpotentials an dem Steueranschluss, Lasten zu schalten, – mindestens eine Replik (M2) des MOS-Transistors mit einem Steueranschluss, – eine Steuervorrichtung (I1) für den MOS-Transitor, – eine Steuervorrichtung (I2) für die Replik des MOS-Transistor, – einer Auswerteanordnung (A1) mit einem Ausgang, wobei, der Steueranschluss der Replik des MOS-Transistors mit einem ersten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt ist, der Steueranschluss des MOS-Transistors oder der Steueranschluss einer weiteren Replik des MOS-Transistors mit einem zweiten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt ist, die Auswerteanordnung am Ausgang ein Signal bereitstellt, das durch Vergleich des Signals des ersten Eingangs mit dem Signal des zweiten Eingangs den Schaltbeginn des MOS-Transistors anzeigt.
Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein erster und ein zweiter Laststreckenanschluss der Replik des MOS-Transistors gekoppelt sind.
Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Replik (M2) mit einem Laststreckenanschluss an eine Lastnachbildung (Zr) gekoppelt ist.
Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Steuereingang der ersten Replik mit dem ersten Eingang der Auswerteanordnung und der Steuereingang der zweiten Replik mit dem zweiten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt ist und der Steuereingang des MOS-Transistors mit einem dritten Eingang der Auswerteanordnung gekoppelt ist.
Verfahren zum Erkennen eines Schaltbeginns eines MOS-Tranistors (M1), wobei eine Replik (M2) des MOS-Transistors mit einer gleichen Stromdichte wie der MOS-Transistor betrieben wird und der Schaltbeginn des MOS-Transistors durch einen Vergleich der Gate-Source-Spannungen des MOS-Transistors und der Replik erkannt wird, indem eine Auswerteanordnung einen Unterschied in den Signalverläufen der Gate-Source-Spannungen feststellt.