[发明专利]极性变换保护电路

说明书

本发明涉及一种极性变换保护电路、带有这样的极性变换保护电路的装置及其运行方法。极性变换保护电路具有：金属氧化物半导体场效应管(1)以及关断电路，关断电路在极性变换的情况下关断金属氧化物半导体场效应管(1)。按照本发明，极性变换保护电路的关断电路具有：检测器(2)，用于检测在金属氧化物半导体场效应管(1)的源极连接端(11)上的电压下降在其漏极连接端(12)上的电压。此外关断电路具有：速断开关(3)，用于在检测到所述电压下降时关断所述金属氧化物半导体场效应管(1)；比较器(5)，用于在检测到所述电压下降之后，比较位于在金属氧化物半导体场效应管(1)的源极连接端(11)与漏极连接端(12)上的电压，其中比较器(5)的输出端与金属氧化物半导体场效应管(1)的栅极连接端(13)连接；增压变换器(6)、降压变换器(7)以及电荷泵(9)用于供电；以及开关(44)，用于关闭比较器(5)。

技术领域

本发明涉及一种具有金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的极性变换保护电路。这种电路例如用于保护机动车中的电气电路免于错误地连接电池电压。

背景技术

专利文献DE 198 17 790 A1揭示了一种带有MOSFET和关断电路的极性变换保护电路，关断电路在极性变换的情况下关断MOSFET。对于该已知的极性变换保护电路视为不利的是，MOSFET需要电荷泵。这导致持续流过的静态电流和与之伴随的能耗。采用减小的静态电流来进行应对的备选解决方案具有如下缺点，即无法在所有情况下确保可靠的极性变换保护。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种相比之下改善的极性变换/极性反转保护电路。该任务通过在独立权利要求的特征部分中说明的措施解决。

按照本发明的极性变换保护电路具有：检测器，用于检测在MOSFET的源极连接端与漏极连接端之间的电压下降。由此快速且可靠地检测伴随有边沿且例如在极性变换时出现的电压下降。在电压下降的情况下，速断开关关断MOSFET。比较器设定为，比较MOSFET的漏极连接端与源极连接端上的电压。如果不再存在极性变换，则将比较器的输出端与MOSFET的栅极连接端连接，以便重新接通MOSFET。设置有用于即使在供电电压下降的情况下也供电的升压变换器和用于给连接在下游的负载电压供电的降压变换器。如果不存在极性变换，那么通过开关关断比较器。按照本发明的解决方案具有如下优点，即，仅仅在检测到电压下降的情况下接通耗能的构件，以便关断MOSFET且在再次形成正确的电压的情况下又将其接通。在正常运行下不会产生持续流过如其在所述现有技术中出现的静态电流。比较器和检测器在MOSFET上电压正确的情况下没有电流流通。在该运行状态下也激活的增压变换器和降压变换器可用于给下游的负载供电，亦即通过极性变换保护电路保护的电路的其它元件。其运行因此无论如何是期望的，且不引起附加的能耗。

优选地，MOSFET是N沟道MOSFET。这具有如下优点，即N沟道MOSFET相比于P沟道MOSFET能实现更快速的再接通，且由此引起在MOSFET的本征二极管上较小的损耗，且避免在本征二极管上出现的高电压降。由此避免了在下游的电路模块上的问题。

按照本发明，开关设计为断路延迟器。由此引起的在关断时的滞后具有如下优点，即在MOSFET的源极连接端与漏极连接端之间的正确极性再次建立之后，比较器也还在确定的时间内是激活的且给MOSFET的栅极连接端供电。由此避免MOSFET的未限定/未定义的状态，如其在太缓慢达到正确的电压时可以出现。过小的电压的情况例如可能在所谓的冷起动脉冲的情况下操作机动车中的点火装置时发生。

在最简单的情况下，速断开关构造为电阻。这具有如下优点，即MOSFET在每个运行情况下通常是自关断的。

按照本发明的装置具有按照本发明的极性变换保护电路。特别是在组合仪器或控制装置——其在机动车的冷起动脉冲期间也必须运行——中，这具有如下优点，即使MOSFET上的电压由于冷起动脉冲下降，也可以可靠地为其供电，且即便如此也可靠地保护其免于极性变换问题。