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Dokumentenidentifikation DE102005028211B4 01.02.2007
Titel Schaltungsanordnung zum Verbinden eines ersten Schaltungsknotens mit einem zweiten Schaltungsknoten und zum Schutz des ersten Schaltungsknotens vor einer Überspannung
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Bernardon, Derek, Villach, AT;
Haerle, Dieter, Villach, AT
Vertreter Westphal, Mussgnug & Partner, 80336 München
DE-Anmeldedatum 17.06.2005
DE-Aktenzeichen 102005028211
Offenlegungstag 28.12.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 01.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.2007
IPC-Hauptklasse H02H 9/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02H 7/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G05F 1/571(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   H02H 3/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Verbinden eines ersten Schaltungsknotens (1) mit einem zweiten Schaltungsknoten (2) und zum Schutz des ersten Schaltungsknotens (1) vor einer Überspannung an dem zweiten Schaltungsknoten (2) die folgende Merkmale aufweist:
ein erstes Halbleiterschaltelement (M1) mit einer Laststrecke und einem Steueranschluss, dessen Laststrecke zwischen den ersten und zweiten Schaltungsknoten geschaltet ist,
eine Ansteuerschaltung (10) für das erste Halbleiterschaltelement (M1), die dazu ausgebildet ist, eine an dem ersten Schaltungsknoten (1) anliegende erste Spannung (Vcc1) zu erfassen und das erste Halbleiterschaltelement (M1) über dessen Steuereingang abzuregeln, wenn die erste Spannung (Vcc1) einen ersten Schwellenwert erreicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Verbinden eines ersten Schaltungsknotens mit einem zweiten Schaltungsknoten und zum Schutz des ersten Schaltungsknotens vor einer Überspannung an dem zweiten Schaltungsknoten.

Überspannungsschaltungsanordnungen sind beispielsweise aus der US-Patentanmeldung US 2004/0052022 A1 oder der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 044 114 A1 bekannt.

Ziel der Erfindung ist es dabei eine Schaltungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die ein Anschließen des ersten Schaltungsknotens an den zweiten Schaltungsknoten bei einem geringen elektrischen Widerstand zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsknoten ermöglicht und die darüber hinaus einen sicheren Schutz des ersten Schaltungsknotens vor einer Überspannung bietet.

Dieses Ziel wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Schaltungsanordnung zum Verbinden eines ersten Schaltungsknotens mit einem Schaltungsknoten und zum Schutz des ersten Schaltungsknotens vor einer Überspannung an dem zweiten Schaltungsknoten umfasst ein erstes Halbleiterschaltelement mit einer Laststrecke und einem Steueranschluss, dessen Laststrecke zwischen den ersten und zweiten Schaltungsknoten geschaltet ist. Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem eine Ansteuerschaltung für das erste Halbleiterschaltelement, die dazu ausgebildet ist, eine an dem ersten Schaltungsknoten anliegende erste Spannung zu erfassen und das erste Halbleiterschaltelement über dessen Steuereingang abzuregeln, wenn diese erste Spannung einen ersten Schwellenwert erreicht.

Die Ansteuerschaltung ist vorzugsweise außerdem dazu ausgebildet, das Halbleiterschaltelement leitend anzusteuern, wenn die erste Spannung kleiner als der erste Schwellenwert ist.

Die Ansteuerschaltung umfasst bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Spannungsmessanordnung, die an den ersten Schaltungsknoten angeschlossen ist und die eine Messspannung bereitstellt, eine Referenzspannungsquelle, die eine Referenzspannung bereitstellt, und einen Differenzverstärker mit einem ersten und zweiten Eingang sowie einem Ausgang, dessen erstem Eingang die Messspannung zugeführt ist, dessen zweitem Eingang die Referenzspannung zugeführt ist und an dessen Ausgang der Steuereingang des ersten Halbleiterschaltelements angeschlossen ist.

Vorzugsweise umfasst die Schaltungsanordnung eine zweite Überspannungsschutzanordnung, die das erste Halbleiterschaltelement vor einer Überspannung an deren Steuereingang schützt. Diese Überspannungsschutzanordnung weist beispielsweise eine in Sperrrichtung zwischen den Steueranschluss und den ersten Schaltungsknoten geschaltete erste Zenerdiode auf.

Unabhängig vom Vorhandensein der zweiten Überspannungsschutzanordnung weist die Schaltungsanordnung erfindungsgemäß eine erste Überspannungsschutzanordnung auf, die an den ersten Schaltungsknoten angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, das Halbleiterschaltelement sperrend anzusteuern, wenn die Spannung an dem ersten Schaltungsknoten einen zweiten Schwellenwert übersteigt. Dieser zweite Schwellenwert ist dabei größer als der erste Schwellenwert, bei welchem die Ansteuerschaltung zur Abregelung des Halbleiterschaltelements anspricht. Außerdem ist die erste Überspannungsschutzanordnung dazu ausgebildet, auf Änderungen der Spannung an dem ersten Schaltungsknoten rascher zu reagieren als die Ansteuerschaltung. Während die Ansteuerschaltung des ersten Halbleiterschaltelements somit auf langsame Änderungen der Spannungen an dem ersten Schaltungsknoten reagiert, um die Spannung an diesem Knoten auf den ersten Schwellenwert zu begrenzen, dient die erste Überspannungsschutzanordnung beispielsweise zum Schutz des ersten Schaltungsknotens vor raschen Spannungsimpulsen, beispielsweise solchen Spannungsimpulsen, die durch ESD-Impulse (ESD = Electro Statical Discharge) hervorgerufen werden.

Zusätzlich oder alternativ zu der zweiten Überspannungsschutzanordnung kann außerdem eine dritte Überspannungsschutzanordnung vorgesehen werden, die die Spannung an dem zweiten Schaltungsknoten überwacht und die das erste Halbleiterschaltelement sperrend ansteuert, wenn diese Spannung an dem zweiten Schaltungsknoten oberhalb eines dritten Schwellenwertes liegt. Aufgabe der dritten Überspannungsschutzanordnung ist es dabei, eine Überlastung des ersten Halbleiterschaltelements zu verhindern, die entstehen würde, wenn bei einer zu großen Spannung an dem zweiten Schaltungsknoten über einen langen Zeitraum eine hohe Verlustleistung abfällt, die bei Regelung der Spannung an dem ersten Schaltungsknoten entsteht.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.

1 zeigt Teilaspekte der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die ein zwischen einen ersten und zweiten Schaltungsknoten geschaltetes erstes Halbleiterschaltelement und eine Ansteuerschaltung für dieses erste Halbleiterschaltelement aufweist.

2 zeigt die gleiche Schaltung wie in 1, wobei zusätzlich eine Zenerdiode als Überspannungsschutzanordnung am Steueranschluss des ersten Halbleiterschaltelements vorgesehen ist.

3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei der eine zusätzliche Überspannungsschutzanordnung zwischen den ersten Schaltungsknoten und ein Bezugspotential geschaltet ist, die das erste Halbleiterschaltelement ansteuert.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die außerdem eine die Spannung an dem zweiten Schaltungsknoten überwachende Überspannungsschutzanordnung aufweist.

5 veranschaulicht einen möglichen Einsatzzweck der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Schutz einer Ausgangsklemme eines Operationsverstärkers.

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

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die dazu ausgebildet ist, einen ersten Schaltungsknoten 1 elektrisch mit einem zweiten Schaltungsknoten 2 zu verbinden und darüber hinaus den ersten Schaltungsknoten 1 vor einer Überspannung zu schützen. Diese Schaltungsanordnung weist ein erstes Halbleiterschaltelement M1 mit einer Laststrecke und einem Steueranschluss auf. Die Laststrecke dieses ersten Halbleiterschaltelements M1 ist zwischen den ersten und zweiten Schaltungsknoten 1, 2 geschaltet und der Steueranschluss dieses ersten Halbleiterschaltelements M1 ist durch eine Ansteuerschaltung 10 angesteuert. Das erste Halbleiterschaltelement M1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als n-Kanal-MOSFET ausgebildet. Die Drain-Source-Strecke dieses MOSFET bildet dabei die Laststrecke, der Gate-Anschluss des MOSFET bildet den Steueranschluss.

Die Ansteuerschaltung 10 weist eine Strommessanordnung auf, die in dem Beispiel als Spannungsteiler mit zwei in Reihe geschalteten Widerständen R1, R2 ausgebildet ist. Die Reihenschaltung dieser beiden Widerstände ist dabei zwischen den ersten Schaltungsknoten 1 und ein Bezugspotential GND geschaltet. Diese Spannungsmessanordnung stellt eine Messspannung V2 zur Verfügung, die der Spannung über dem an Bezugspotential angeschlossenen Widerstand R2 der Reihenschaltung entspricht. Eine Auswerteschaltung vergleicht diese Messspannung V2 mit einer durch eine Referenzspannungsquelle 3 bereitgestellten Referenzspannung Vref1 und steuert abhängig von diesem Vergleichsergebnis das erste Halbleiterschaltelement M1 an. Die Auswerteschaltung ist in dem Beispiel gemäß 1 als Differenzverstärker ausgebildet, der einen ersten Eingangstransistor T1 und einen zweiten Eingangstransistor T2 aufweist. Der Steueranschluss des ersten Eingangstransistors T1 ist dabei an den den Spannungsteilerwiderständen R1, R2 gemeinsamen Knoten angeschlossen und damit durch die Messspannung V2 angesteuert. Der zweite Eingangstransistor T2 ist durch die Referenzspannung Vref1 angesteuert. Als gemeinsame Last der beiden Eingangstransistoren T1, T2 ist eine Stromquelle 4 vorhanden, die einen Laststrom I4 erzeugt. Der Differenzverstärker weist außerdem einen Stromspiegel T3, T4 mit einem als Diode verschalteten Eingangstransistor T3 und einem Ausgangstransistor T4 auf. Der Eingangstransistor T3 des Stromspiegels ist dabei zwischen ein Ansteuerpotential Vcc2 und den zweiten Eingangstransistor T2 geschaltet, während der Ausgangstransistor T4 des Stromspiegels zwischen das Ansteuerpotential Vcc2 und den ersten Eingangstransistor T1 geschaltet ist. Der Steueranschluss des ersten Halbleiterschaltelements M1 ist dabei an einen dem Ausgangstransistor T4 des Stromspiegels und dem ersten Eingangstransistor T1 gemeinsamen Knoten angeschlossen.

Die Funktionsweise der in 1 dargestellten Schaltung wird nachfolgend erläutert:

Zunächst sei angenommen, dass die Messspannung V2 kleiner als die erste Referenzspannung Vref1 ist. In diesem Fall ist der zweite Eingangstransistor T2 des Differenzverstärkers weiter aufgesteuert als der erste Eingangstransistor T1 mit der Folge, dass der Laststrom E4 fast vollständig den zweiten Eingangstransistor T2 durchfließt. Dieser den zweiten Eingangstransistor T2 durchfließende Strom wird über den Stromspiegel T3, T4 auf den Steueranschluss des ersten Halbleiterschaltelements M1 abgebildet, um das erste Halbleiterschaltelement M1 leitend anzusteuern bzw. um den Steueranschluss des ersten Halbleiterschaltelements M1 auf das Ansteuerpotential Vcc2 zu legen. In diesem Betriebszustand ist das erste Halbleiterschaltelement vollständig leitend angesteuert mit der Folge, dass das erste Halbleiterschaltelement M1 einen minimalen Eingangswiderstand annimmt. Der MOSFET M1 wirkt in diesem Betriebszustand als Schalter, die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Schaltungsknoten 1, 2 entspricht annähernd einem Kurzschluss.

Erreicht bzw. übersteigt die Messspannung V2 den ersten Referenzwert Vref1 so wird der erste Eingangstransistor aufgesteuert mit der Folge, dass die Ansteuerspannung des ersten Halbleiterschaltelements M1 reduziert wird, um das erste Halbleiterschaltelement M1 so abzuregeln, dass die erste Spannung Vcc1 an dem ersten Schaltungsknoten auf einen Wert begrenzt wird, der über das Teilerverhältnis des Spannungsteilers proportional ist zu der Referenzspannung. Der erste Schwellenwert der Spannung Vcc1 an dem ersten Schaltungsknoten 1, ab welchem das erste Halbleiterschaltelement M1 abgeregelt wird, ist über die Messspannung V2 und den ersten Referenzspannungswert Vref1 einstellbar. Besitzen die beiden Spannungsteilerwiderstände R1, R2 gleiche Widerstandswerte und soll die erste Spannung beispielsweise auf 5 V eingeregelt werden, wenn die zweite Spannung diesen Wert von 5 V übersteigt, so wird die Referenzspannungsquelle 3 so gewählt, dass diese eine erste Referenzspannung Vref1 von 2,5 V bereitstellt.

Die Ansteuerschaltung und das erste Halbleiterschaltelement M1 wirken in dem zuvor erläuterten Betriebszustand als Spannungsregler, der die erste Spannung an dem ersten Schaltungsknoten 1 regelt bzw. auf einen oberen Wert begrenzt. Eine Spannungsdifferenz zwischen der an dem zweiten Knoten 2 anliegende Spannung Vcc und der geregelten ersten Spannung liegt über der Laststrecke des ersten Halbleiterschaltelements M1 und wird dort in Verlustleistung in Form von Wärme umgesetzt.

Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung ermöglicht eine sichere Einstellung eines maximal zulässigen Spannungswertes der ersten Spannung Vcc1 und schützt den ersten Schaltungsknoten 1 sicher vor Überspannungen an dem zweiten Schaltungsknoten 2. Das erste Halbleiterschaltelement M1 ist beispielsweise ein Leistungstransistor, der je nach Ausführungsform dazu geeignet ist, Spannungen von einigen 10 V bis zu einigen 100 V sicher zu sperren.

2 zeigt die gleiche Schaltungsanordnung wie 1, wobei zusätzlich eine zweite Überspannungsschutzanordnung 20 vorgesehen ist, die das erste Halbleiterschaltelement M1 vor einer Überspannung an dessen Steueranschluss schützt. Diese zweite Überspannungsschutzanordnung 20 weist eine in Sperrrichtung zwischen den Steueranschluss und den ersten Schaltungsknoten 1 geschaltete Zenerdiode Z1 auf. Diese Zenerdiode Z1 begrenzt im Falle einer Überspannung des Ansteuerpotentials Vcc2 die Ansteuerspannung, d. h. die Gate-Source-Spannung, des ersten Halbleiterschaltelements M1 auf den Wert ihrer Durchbruchspannung, beispielsweise 6,46 V, der Zenerdiode Z1.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei der eine erste Überspannungsschutzanordnung 30 vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, den ersten Schaltungsknoten 1 insbesondere vor rasch ansteigenden Spannungsimpulsen zu schützen, beispielsweise solchen Spannungsimpulsen, die durch ESD-Impulse an dem zweiten Schaltungsknoten 2 hervorgerufen werden. Diese erste Überspannungsschutzanordnung 30 weist eine Reihenschaltung mit einer zweiten Zenerdiode Z2 und einem weiteren Widerstandselement R3 auf, die zwischen den ersten Schaltungsknoten 1 und Bezugspotential GND geschaltet ist. Die erste Überspannungsschutzanordnung 30 weist außerdem ein als Bipolartransistor ausgebildetes Transistorelement T5 auf, dessen Laststrecke (Kollektor-Emitter-Strecke) zwischen den Steueranschluss des ersten Halbleiterschaltelements M1 und Bezugspotential GND geschaltet ist und dessen Steueranschluss (Basis-Anschluss) an den der zweiten Zenerdiode Z2 und dem Widerstandselement R3 gemeinsamen Knoten angeschlossen ist. Übersteigt bei dieser Schaltungsanordnung die erste Spannung Vcc1 einen Spannungswert, der der Summe aus der Durchbruchspannung der Zenerdiode Z2 und der Einsatzspannung des Bipolartransistors T5 entspricht, so wird der Bipolartransistor T5 leitend angesteuert, um das erste Halbleiterschaltelement M1 zu sperren bis der Spannungsimpuls abgeklungen ist.

Aufgrund der teilweisen Realisierung der ersten Überspannungsschutzanordnung 30 in Bipolartechnologie reagiert die Überspannungsschutzanordnung 30 rascher auf Änderungen der Spannung an dem ersten Schaltungsknoten 1 als die beispielsweise in CMOS-Technologie realisierte Ansteuerschaltung 10. Die erste Überspannungsschutzanordnung 30 ist daher geeignet, den ersten Schaltungsknoten 1 vor raschen Spannungsanstiegen, beispielsweise Spannungsanstiegen durch ESD-Impulse, zu schützen, während die Ansteuerschaltung 10 den Schaltungsknoten 1 vor langsamer ansteigenden Spannungen an dem zuweiten Schaltungsknoten 2 schützt. Die Ansteuerschaltung 10 stellt darüber hinaus sicher, dass das erste Halbleiterschaltelement M1 leitend angesteuert wird, wenn die erste Spannung Vcc1 an dem ersten Schaltungsknoten 1 kleiner als der über dem Spannungsteiler R1, R2 und die Referenzspannung Vref1 eingestellte Schwellenwert dieser ersten Spannung Vcc1 ist.

Da die Ansteuerschaltung 10 langsamer reagiert als die erste Überspannungsschutzanordnung 30 kann es bei schnellen Spannungsänderungen an dem zweiten Schaltungsknoten 2 dazu kommen, dass die erste Spannung Vcc1 über den voreingestellten ersten Grenzwert ansteigt. Erreicht diese Spannung Vcc2 den über die Durchbruchspannung der zweiten Zenerdiode Z2 und die Einsatzspannung des Transistors C5 eingestellten Grenzwert, so wird das erste Halbleiterschaltelement M1 sperrend angesteuert. Aufgrund der raschen Reaktionszeit der zweiten Spannungsschutzanordnung 30 ist sichergestellt, dass die erste Spannung Vcc1 allenfalls für eine sehr kurze Zeitdauer den über den Spannungsteiler R1, R2 und die erste Referenzspannungsquelle 3 eingestellten Grenzwert übersteigt.

Wie bereits erläutert steuert die Ansteuerschaltung 10 das erste Halbleiterschaltelement M1 bei einer Spannung Vcc an dem zweiten Schaltungsknoten 2 die höher ist als der erste Schwellenwert der ersten Spannung Vcc1 das erste Halbleiterschaltelement M1 so an, dass ein Spannungsabfall über diesem ersten Halbleiterschaltelement M1 der Differenz zwischen der Spannung Vcc an dem zweiten Schaltungsknoten 2 und dem ersten Schwellenwert der ersten Spannung Vcc1 entspricht. Die während dieses regelnden Betriebszustandes in dem ersten Halbleiterschaltelement M1 anfallende Verlustleistung führt zu einer Erwärmung des ersten Halbleiterschaltelements M1. Um eine Überhitzung dieses ersten Halbleiterschaltelements M1 zu verhindern, ist bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung eine weitere Überspannungsschutzanordnung 40 vorgesehen, die die Spannung Vcc an den zweiten Schaltungsknoten 2 erfasst und die das erste Halbleiterschaltelement M1 über ein weiteres Transistorelement C6 sperrend ansteuert, wenn diese Spannung Vcc einen weiteren Grenzwert übersteigt. Das Transistorelement C6 ist bei dieser Schutzanordnung 40 zwischen den Steueranschluss des ersten Halbleiterschaltelements M1 und Bezugspotential GND geschaltet. Dieses Transistorelement C6 ist über einen Vergleicher 6 angesteuert, der ein aus der Spannung Vcc über einen Spannungsteiler R4, R5 abgeleitetes Messsignal V5 mit einem zweiten Referenzwert Vref2 vergleicht. Die Vergleicheranordnung 6, die beispielsweise als Komparator ausgebildet ist, steuert das Transistorelement T6 dabei leitend an, wenn die Messspannung V5 größer als die zweiter Referenzspannung Vref2 ist. Eine parallel zu den Eingängen des Komparators 6 geschaltete dritte Zenerdiode Z3 schützt den Komparator 6 vor einer Überspannung an dessen Eingang.

Die Schutzanordnung 40 steuert das erste Halbleiterschaltelement M1 damit sperrend an, wenn die Spannung Vcc an den zweiten Schaltungsknoten 2 einen Spannungswert annimmt, bei dem bei Langzeitbetrieb eine Überhitzung des ersten Halbleiterschaltelements M1 zu befürchten ist. Der Grenzwert der zweiten Spannung Vcc, bei welcher das erste Halbleiterschaltelement M1 über die Schutzanordnung 40 gesperrt wird, beträgt beispielsweise 8,5 V.

In nicht näher dargestellter Weise besteht auch die Möglichkeit, mittels eines Temperatursensors eine Temperatur im Bereich des ersten Halbleiterschaltelements zu erfassen und das Transistorelement T6 abhängig von einem durch den Sensor erzeugten Temperatursignal anzusteuern. Das erste Halbleiterschaltelement wird dadurch unmittelbar vor einer Überhitzung geschützt.

Die zuvor erläuterte Schaltungsanordnung kann Bezug nehmend auf 5 insbesondere als Schutzschaltung für den Ausgang eines Operationsverstärkers OPV eingesetzt werden. Der erste Schaltungsknoten 1 entspricht dabei dem Ausgang des Operationsverstärkers OPV. Der zweite Schaltungsknoten 2 entspricht einem Anschlusspin zu dem oder von dem ein Stromfluss in Richtung des Ausgangs des Operationsverstärkers OPV stattfinden kann.

1
erster Schaltungsknoten
10
Ansteuerschaltung
2
zweiter Schaltungsknoten
20
zweite Überspannungsschutzanordnung
3
Referenzspannungsquelle 4
30
erste Überspannungsschutzanordnung
4
Laststromquelle
40
dritte Überspannungsschutzanordnung
5
Referenzspannungsquelle
6
Komparator
I4
Laststrom
M1
erstes Halbleiterschaltelement
OPV
Operationsverstärker
R1, R2
Spannungsteilerwiderstände
R3
Widerstand
R4, R5
Spannungsteilerwiderstände
T1, T2
Eingangstransistoren eines Differenzverstärkers
T3, T4
Stromspiegeltransistoren
T5
Bipolartransistor
T6
Transistor
V2
Messspannung
Vcc
Spannung des zweiten Schaltungsknotens, zweite Spannung
Vcc1
Spannung des ersten Schaltungsknotens, erste Spannung
Vcc2
Ansteuerpotential, Ansteuerspannung
Vref1
Referenzspannung
Vref2
Referenzspannung
Z1, Z2
Zenerdioden
Z3
Zenerdiode


Anspruch[de]
Schaltungsanordnung zum Verbinden eines ersten Schaltungsknotens (1) mit einem zweiten Schaltungsknoten (2) und zum Schutz des ersten Schaltungsknotens (1) vor einer Überspannung an dem zweiten Schaltungsknoten (2) die folgende Merkmale aufweist:

– ein erstes Halbleiterschaltelement (M1) mit einer Laststrecke und einem Steueranschluss, dessen Laststrecke zwischen den ersten und zweiten Schaltungsknoten geschaltet ist,

– eine Ansteuerschaltung (10) für das erste Halbleiterschaltelement (M1), die dazu ausgebildet ist, eine an dem ersten Schaltungsknoten (1) anliegende erste Spannung (Vcc1) zu erfassen und das erste Halbleiterschaltelement (M1) über dessen Steuereingang abzuregeln, wenn die erste Spannung (Vcc1) einen ersten Schwellenwert erreicht,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schaltungsanordnung eine erste Überspannungsschutzanordnung (30) aufweist, die an den ersten Schaltungsknoten (1) angeschlossen ist und die dazu ausgebildet ist, das Halbleiterschaltelement (M1) sperrend anzusteuern, wenn die Spannung (Vcc1) an dem ersten Schaltungsknoten (1) einen zweiten Schwellenwert übersteigt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Ansteuerschaltung (10) dazu ausgebildet ist, das erste Halbleiterschaltelement (M1) vollständig leitend anzusteuern, wenn die erste Spannung (Vcc1) kleiner als der erste Schwellenwert ist. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Ansteuerschaltung (10) aufweist:

– eine Spannungsmessanordnung (R1, R2), die an den ersten Schaltungsknoten (1) angeschlossen ist und die eine Messspannung (V2) bereitstellt,

– eine Referenzspannungsquelle (3), die eine Referenzspannung (Vref1) bereitstellt,

– einen Differenzverstärker mit einem ersten und zweiten Eingang und einem Ausgang, dessen erstem Eingang die Messspannung (V2) zugeführt ist, dessen zweitem Eingang die Referenzspannung (Vref1) zugeführt ist und an dessen Ausgang der Steuereingang des ersten Halbleiterschaltelements (M1) angeschlossen ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der erste Schwellenwert kleiner als der zweite Schwellenwert ist und bei der die erste Überspannungsschutzanordnung (30) dazu ausgebildet ist, auf Änderungen der Spannung an dem ersten Schaltungsknoten rascher zu reagieren wie die Ansteuerschaltung (10). Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste Überspannungsschutzanordnung (30) aufweist:

– eine zwischen den ersten Schaltungsknoten (1) und ein Bezugspotential (GND) geschaltete Reihenschaltung mit einer zweiten Zenerdiode (Z2) und einem Widerstandselement,

– ein zweites Transistorelement (T5) mit einer Laststrecke und einem Steueranschluss, dessen Laststrecke zwischen den Steueranschluss des ersten Transistorelements (M1) und das Bezugspotential (GND) geschaltet ist und dessen Steueranschluss an einen der Zenerdiode (Z2) und dem Widerstandselement (R3) gemeinsamen Knoten angeschlossen ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der eine zweite Überspannungsschutzanordnung (20) zwischen den Steueranschluss des ersten Halbleiterschaltelements (M1) und den ersten Schaltungsknoten (1) geschaltet ist. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, bei der die zweite Überspannungsschutzanordnung (20) eine in Sperrrichtung zwischen den Steueranschluss und den ersten Schaltungsknoten (1) geschaltete erste Zenerdiode (Z1) ist. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die eine dritte Überspannungsschutzanordnung (40) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das erste Halbleiterschaltelement (M1) sperrend anzusteuern, wenn eine Spannung an dem zweiten Schaltungsknoten (2) oberhalb eines dritten Schwellenwertes liegt. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, bei der die dritte Überspannungsschutzanordnung (40) aufweist:

– ein drittes Transistorelement (T6) mit einer Laststrecke und einem Steueranschluss, dessen Laststrecke zwischen den Steueranschluss des ersten Transistorelements (M1) und das Bezugspotential (GND) geschaltet ist,

– eine Vergleicheranordnung, die dazu ausgebildet ist, die Spannung (Vcc) an dem zweiten Schaltungsknoten mit einem zweiten Referenzwert zu vergleichen und das dritte Transistorelement (T6) abhängig von diesem Vergleichsergebnis anzusteuern.
Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der erste Schaltungsknoten (1) ein Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers (OPV) ist. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der zweite Schaltungsknoten ein Knoten zum Anlegen einer Versorgungsspannung (Vcc) ist.






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