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Patent Searching and Data


Title:
ACTUATING A METAL-OXIDE SEMICONDUCTOR FIELD-EFFECT TRANSISTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/228808
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and an actuation assembly (3) for actuating a MOSFET (1), in particular a MOSFET (1) based on a semiconductor with a wide band gap. According to the invention, a monitoring process is carried out to determine whether the body diode (2) of the MOSFET (1) is electrically conductive. If the body diode (2) is electrically conductive, the MOSFET (1) is activated, and if the body diode (2) is electrically blocking, the MOSFET is actuated on the basis of an actuation signal (S1).

Inventors:
BAKRAN MARK-MATTHIAS (DE)
BÖHMER JÜRGEN (DE)
HELSPER MARTIN (DE)
KRAFFT EBERHARD ULRICH (DE)
LASKA BERND (DE)
NAGEL ANDREAS (DE)
SCHÖNEWOLF STEFAN HANS WERNER (DE)
WEIGEL JAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/062457
Publication Date:
December 05, 2019
Filing Date:
May 15, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02M1/08; H02M3/158; H03K17/082; H03K17/16; H02M1/00
Foreign References:
DE112016002958T52018-03-15
Other References:
INSTRUMENTS TEXAS: "UCD7138 4-A and 6-A Single-Channel Synchronous-Rectifier Driver With Body-Diode Conduction Sensing and Reporting", 31 May 2015 (2015-05-31), XP055524770, Retrieved from the Internet [retrieved on 20181119]
HELEN DING: "IR1161 [mu]SmartRectifier(TM) Control IC", 23 July 2015 (2015-07-23), pages 2015 - 7, XP055524762, Retrieved from the Internet [retrieved on 20181119]
AKIMASA NIWA ET AL: "A Dead-Time-Controlled Gate Driver Using Current-Sense FET Integrated in SiC MOSFET", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, vol. 33, no. 4, 30 April 2018 (2018-04-30), USA, pages 3258 - 3267, XP055524760, ISSN: 0885-8993, DOI: 10.1109/TPEL.2017.2704620
NIWA AKIMASA ET AL: "Novel dead time controlled gate driver using the current sensor of SiC-MOSFET", IECON 2015 - 41ST ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY, IEEE, 9 November 2015 (2015-11-09), pages 1651 - 1656, XP032855493, DOI: 10.1109/IECON.2015.7392338
"UCD7138 4-A and 6-A Single-Channel Synchronous-Rectifier Driver With Body-Diode Conduction Sensing and Reporting", DAS DOKUMENT TEXAS INSTRUMENTS, 31 May 2015 (2015-05-31), Retrieved from the Internet
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Ansteuern eines MOSFET (1), insbesondere ei nes auf einem Halbleiter mit breitem Bandabstand basierenden MOSFET (1), eines mehrere MOSFET (1) aufweisenden Stromrich ters (19), wobei nach dem Auftreten eines Fehlerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET (1) des Stromrichters (19) ge führt hat,

- überwacht wird, ob die Bodydiode (2) des MOSFET (1) elek trisch leitend ist,

- der MOSFET (1) eingeschaltet wird, wenn die Bodydiode (2) elektrisch leitend ist, und

- der MOSFET (1) in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal

(Sl) angesteuert wird, wenn die Bodydiode (2) elektrisch sperrend ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein erster Spannungs- Schwellenwert (Ul) für eine Drain-Source-Spannung (U) zwi schen dem Drain-Anschluss (D) und dem Source-Anschluss (S) des MOSFET (1) vorgegeben wird, die Drain-Source-Spannung (U) erfasst wird und darauf geschlossen wird, dass die Bodydio de (2) elektrisch leitend ist, wenn die Drain-Source-Span nung (U) den ersten Spannungs-Schwellenwert (Ul) unterschrei tet .

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein zweiter Spannungs- Schwellenwert (U2) für die Drain-Source-Spannung (U) vorgege ben wird und darauf geschlossen wird, dass die Bodydiode (2) elektrisch sperrend ist, wenn die Drain-Source-Spannung (U) den zweiten Spannungs-Schwellenwert (U2) überschreitet.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei beide Spannungs- Schwellenwerte (U1,U2) negativ sind und der zweite Spannungs- Schwellenwert (U2) größer als der erste Spannungs-Schwellen wert (Ul) ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Strom-Schwellenwert für eine Drain-Source-Strom- stärke eines in einer Durchlassrichtung der Bodydiode (2) zwischen dem Drain-Anschluss (D) und dem Source-Anschluss (S) des MOSFET (1) fließenden Drain-Source-Stroms vorgegeben wird, die Drain-Source-Stromstärke erfasst wird und darauf geschlossen wird, dass die Bodydiode (2) elektrisch leitend ist, wenn die Drain-Source-Stromstärke den ersten Strom- Schwellenwert überschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein zweiter Strom- Schwellenwert für die Drain-Source-Stromstärke, der kleiner als der erste Strom-Schwellenwert ist, vorgegeben wird und darauf geschlossen wird, dass die Bodydiode (2) elektrisch sperrend ist, wenn die Drain-Source-Stromstärke den zweiten Strom-Schwellenwert unterschreitet .

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Richtung eines zwischen dem Drain-Anschluss (D) und dem Source-Anschluss (S) des MOSFET (1) fließenden Drain-Source- Stroms erfasst wird und darauf geschlossen wird, dass die Bo dydiode (2) elektrisch leitend ist, wenn der Drain-Source- Strom in einer Durchlassrichtung der Bodydiode (2) fließt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei darauf geschlossen wird, dass die Bodydiode (2) elektrisch sperrend ist, wenn der Drain-Source-Strom entgegengesetzt zu der Durchlassrichtung der Bodydiode (2) fließt.

9. Ansteueranordnung (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Ansteueranordnung (3) umfassend

- eine Überwachungseinheit (5) , die dazu ausgebildet ist, zu ermitteln, ob die Bodydiode (2) elektrisch leitend oder sperrend ist, und

- eine Steuereinheit (7), die dazu ausgebildet ist, nach dem Auftreten eines Fehlerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET (1) des Stromrichters (19) geführt hat, den

MOSFET (1) einzuschalten, wenn die Überwachungseinheit (5) ermittelt, dass die Bodydiode (2) elektrisch leitend ist, und den MOSFET (1) in Abhängigkeit von dem Ansteuersig nal (Sl) anzusteuern, wenn die Bodydiode (2) elektrisch sperrend ist.

10. Ansteueranordnung (3) nach Anspruch 9 und einem der An sprüche 2 bis 4, wobei die Überwachungseinheit (5) dazu aus gebildet ist, die Drain-Source-Spannung (U) zu erfassen und anhand der Drain-Source-Spannung (U) zu ermitteln, ob die Bo dydiode (2) elektrisch leitend oder sperrend ist.

11. Ansteueranordnung (3) nach Anspruch 9 und Anspruch 5 oder 6, wobei die Überwachungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, die Drain-Source-Stromstärke zu erfassen und anhand der

Drain-Source-Stromstärke zu ermitteln, ob die Bodydiode (2) elektrisch leitend oder sperrend ist.

12. Ansteueranordnung (3) nach Anspruch 9 und Anspruch 7 oder 8, wobei die Überwachungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, die Richtung des Drain-Source-Stroms zu erfassen und anhand der Richtung des Drain-Source-Stroms zu ermitteln, ob die Bo dydiode (2) elektrisch leitend oder sperrend ist.

13. Ansteueranordnung (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Überwachungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, der Steuereinheit (7) durch ein Zusatzansteuersignal (S2) mitzu teilen, ob die Bodydiode (2) elektrisch leitend oder sperrend ist, und wobei die Steuereinheit (7) eine Endstufe (11) zur Ansteuerung des MOSFET (1) in Abhängigkeit von dem Zusatzan- steuersignal (S2) und dem Ansteuersignal (Sl) aufweist.

14. Ansteueranordnung (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Überwachungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, der Steuereinheit (7) durch ein Zusatzansteuersignal (S2) mitzu teilen, ob die Bodydiode (2) elektrisch leitend oder sperrend ist, und wobei die Steuereinheit (7) eine erste Endstufe (11) zur Ansteuerung des MOSFET (1) in Abhängigkeit von dem An steuersignal (Sl) im Fall, dass die Bodydiode (2) elektrisch sperrend ist, und eine zweite Endstufe (13) zur Ansteuerung des MOSFET (1) in Abhängigkeit von dem Zusatzansteuersig- nal (S2) im Fall, dass die Bodydiode (2) elektrisch leitend ist, aufweist. 15. Stromrichter (19), insbesondere Traktionsstromrichter, mit mehreren MOSFET (1), wobei der Stromrichter (19) für je den MOSFET (1) eine gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14 ausge bildete Ansteueranordnung (3) zum Ansteuern des MOSFET (1) aufweist .

Description:
Beschreibung

Ansteuern eines Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ansteueranord nung zum Ansteuern eines Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt transistors (MOSFET = Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) , insbesondere eines auf einem Halbleiter mit breitem Bandabstand (Wide-Bandgap Semiconductor) basierenden MOSFET .

Ein MOSFET ist rückwärts leitfähig und weist einen p-n-Über- gang zwischen Bulk und Drain auf, der bei elektrischer Ver bindung von Bulk und Source als eine intrinsische Diode wirkt, die als Inversdiode oder als Bodydiode des MOSFET be zeichnet wird. Rückwärtsströme fließen durch die Bodydiode, wenn der MOSFET ausgeschaltet ist. Da die Bodydiode einen ho hen Widerstand aufweist, entstehen dabei hohe Verluste. Be trächtliche Verluste dieser Art können insbesondere in einem in MOSFET-Technologie ausgeführten Stromrichter auftreten, wenn in einem Fehlerfall alle MOSFET des Stromrichters ausge schaltet werden und Rückwärtsströme aus einem mit dem Strom richter verbundenen Versorgungsnetz oder einer mit dem Strom richter verbundenen Last durch Bodydioden der MOSFET des Stromrichters fließen. Gegenwärtig werden in bestimmten Stromrichtern, beispielsweise in Traktionsstromrichtern, ver mehrt MOSFET eingesetzt, die auf Halbleitern mit breitem Bandabstand, beispielsweise auf Siliciumcarbid oder Gallium nitrid, basieren und hohen Strombelastungen ausgesetzt sind. Insbesondere in diesen Stromrichtern entsteht daher das Prob lem, dass Rückwärtsströme durch die MOSFET bei einem fehler bedingten Ausschalten aller MOSFET zu hohen Verlusten führen können .

Das Dokument Texas Instruments: "UCD7138 4-A and 6-A Single- Channel Synchronous-Rectifier Driver With Body-Diode Conduc- tion Sensing and Reporting", 31. Mai 2015 (2015-05-31), URL: http : //www . ti . com/lit/ds/symlink/ucd7138. pdf offenbart einen MOSFET-Treiber mit einem Gate-Treiber, einer Schaltung zum Erfassen eines Bodydiodenleitzustands und einer Schaltung zum Optimieren einer Einschaltverzögerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Ansteueranordnung zum Ansteuern eines MOSFET anzugeben, die hinsichtlich der Reduzierung von durch Rückwärtsströme verursachten Verlusten verbessert sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Ansteueranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft das Ansteuern eines MOSFET, insbesondere eines auf einem Halbleiter mit breitem Bandabstand basierenden MOSFET, mit einem Drain-Anschluss, einem Source-Anschluss, einem Gate-Anschluss und einer Body- diode, wobei der MOSFET in einem mehrere MOSFET aufweisenden Stromrichter angeordnet ist. Dabei wird nach dem Auftreten eines Fehlerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET des Stromrichters geführt hat, überwacht, ob die Bodydiode des MOSFET elektrisch leitend ist. Der MOSFET wird eingeschaltet, wenn die Bodydiode elektrisch leitend ist, und der MOSFET wird in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal angesteuert, wenn die Bodydiode elektrisch sperrend ist.

Die Erfindung sieht also vor, nach dem Auftreten eines Feh lerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET des Strom richters geführt hat, einen MOSFET einzuschalten, wenn seine Bodydiode leitend und somit stromführend ist. Durch das Ein schalten des MOSFET werden Rückwärtsströme, die im ausge schalteten Zustand des MOSFET allein durch die Bodydiode fließen würden, zumindest teilweise durch den MOSFET-Kanal zwischen dem Source-Anschluss und dem Drain-Anschluss ge führt, so dass durch die Bodydiode fließende Rückwärtsströme und die dadurch verursachten Verluste stark reduziert werden. Wenn die Bodydiode elektrisch sperrend ist, wird der MOSFET wie üblich in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal angesteu ert, so dass die Ansteuerung des MOSFET in diesem Fall nicht geändert wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein erster Spannungs-Schwellenwert für eine Drain-Source-Spannung zwi schen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des MOSFET vorgegeben wird, die Drain-Source-Spannung erfasst wird und darauf geschlossen wird, dass die Bodydiode elektrisch lei tend ist, wenn die Drain-Source-Spannung den ersten Span nungs-Schwellenwert unterschreitet. Ferner kann ein zweiter Spannungs-Schwellenwert für die Drain-Source-Spannung vorge geben werden und darauf geschlossen werden, dass die Bodydio de elektrisch sperrend ist, wenn die Drain-Source-Spannung den zweiten Spannungs-Schwellenwert überschreitet. Beispiels weise sind beide Spannungs-Schwellenwerte negativ und der zweite Spannungs-Schwellenwert ist größer als der erste Span nungs-Schwellenwert .

Die vorgenannte Ausgestaltung der Erfindung nutzt die Drain- Source-Spannung, um zu erkennen, ob die Bodydiode des MOSFET elektrisch leitend oder sperrend ist. Dazu werden Spannungs- Schwellenwerte verwendet, deren Unter- beziehungsweise Über schreiten signalisieren, dass die Bodydiode elektrisch lei tend beziehungsweise sperrend ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein erster Strom-Schwellenwert für eine Drain-Source-Stromstärke eines in einer Durchlassrichtung der Bodydiode zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source-Anschluss des MOSFET fließen den Drain-Source-Stroms vorgegeben wird, die Drain-Source- Stromstärke erfasst wird und darauf geschlossen wird, dass die Bodydiode elektrisch leitend ist, wenn die Drain-Source- Stromstärke den ersten Strom-Schwellenwert überschreitet. Ferner kann ein zweiter Strom-Schwellenwert für die Drain- Source-Stromstärke, der kleiner als der erste Strom- Schwellenwert ist, vorgegeben werden und darauf geschlossen werden, dass die Bodydiode elektrisch sperrend ist, wenn die Drain-Source-Stromstärke den zweiten Strom-Schwellenwert un terschreitet .

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Richtung eines zwischen dem Drain-Anschluss und dem Source- Anschluss des MOSFET fließenden Drain-Source-Stroms erfasst wird und darauf geschlossen wird, dass die Bodydiode elek trisch leitend ist, wenn der Drain-Source-Strom in einer Durchlassrichtung der Bodydiode fließt. Ferner kann darauf geschlossen werden, dass die Bodydiode elektrisch sperrend ist, wenn der Drain-Source-Strom entgegengesetzt zu der Durchlassrichtung der Bodydiode fließt.

Die vorgenannten Ausgestaltungen der Erfindung nutzen den Drain-Source-Strom, um zu erkennen, ob die Bodydiode elek trisch leitend oder sperrend ist. Dazu werden Strom- Schwellenwerte für die Stromstärke des Drain-Source-Stroms in der Durchlassrichtung der Bodydiode verwendet, deren Unter beziehungsweise Überschreiten signalisieren, dass die Bodydi ode elektrisch leitend beziehungsweise sperrend ist. Die Drain-Source-Stromstärke wird beispielsweise mit einem Shunt widerstand gemessen, der in dem Strompfad des Drain-Source- Stroms angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich wird die Richtung des Drain-Source-Stroms erfasst, um zu erkennen, ob die Bodydiode elektrisch leitend oder sperrend ist. Die Rich tung des Drain-Source-Stroms wird beispielsweise durch eine Zählung der ausgelösten Spannungsimpulse oder durch ein Flip flop, das bei jedem ausgelösten Spannungsimpuls seinen Zu stand ändert, bestimmt.

Eine erfindungsgemäße Ansteueranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Überwachungsein heit, die dazu ausgebildet ist, zu ermitteln, ob die Bodydio de elektrisch leitend oder sperrend ist, und eine Steuerein heit, die dazu ausgebildet ist, nach dem Auftreten eines Feh lerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET des Strom- richters geführt hat, den MOSFET einzuschalten, wenn die Überwachungseinheit ermittelt, dass die Bodydiode elektrisch leitend ist, und den MOSFET in Abhängigkeit von dem Ansteuer signal anzusteuern, wenn die Bodydiode elektrisch sperrend ist .

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ansteueranordnung sehen vor, dass die Überwachungseinheit dazu ausgebildet ist, die Drain-Source-Spannung zu erfassen und anhand der Drain- Source-Spannung zu ermitteln, ob die Bodydiode elektrisch leitend oder sperrend ist, oder/und dass die Überwachungsein heit dazu ausgebildet ist, die Drain-Source-Stromstärke zu erfassen und anhand der Drain-Source-Stromstärke zu ermit teln, ob die Bodydiode elektrisch leitend oder sperrend ist, oder/und dass die Überwachungseinheit dazu ausgebildet ist, die Richtung des Drain-Source-Stroms zu erfassen und anhand der Richtung des Drain-Source-Stroms zu ermitteln, ob die Bo dydiode elektrisch leitend oder sperrend ist.

Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ansteuerano rdnung sieht vor, dass die Überwachungseinheit dazu ausgebil det ist, der Steuereinheit durch ein Zusatzansteuersignal mitzuteilen, ob die Bodydiode elektrisch leitend oder sper rend ist, und die Steuereinheit eine Endstufe zur Ansteuerung des MOSFET in Abhängigkeit von dem Zusatzansteuersignal und dem Ansteuersignal aufweist. Eine dazu alternative Ausgestal tung der erfindungsgemäßen Ansteueranordnung sieht vor, dass die Überwachungseinheit dazu ausgebildet ist, der Steuerein heit durch ein Zusatzansteuersignal mitzuteilen, ob die Body diode elektrisch leitend oder sperrend ist, und die Steuer einheit eine erste Endstufe zur Ansteuerung des MOSFET in Ab hängigkeit von dem Ansteuersignal im Fall, dass die Bodydiode elektrisch sperrend ist, und eine zweite Endstufe zur Ansteu erung des MOSFET in Abhängigkeit von dem Zusatzansteuersignal im Fall, dass die Bodydiode elektrisch leitend ist, aufweist.

Eine erfindungsgemäße Ansteueranordnung ermöglicht die Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Ansteueranordnung entsprechen daher den oben bereits genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Ver fahrens und werden hier nicht noch einmal gesondert aufge führt .

Insgesamt modifiziert die Erfindung die Ansteuerung eines MOSFET nur nach dem Auftreten eines Fehlerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET des Stromrichters geführt hat, in dem Fall, dass die Bodydiode elektrisch leitend ist. Dazu wird eine Ansteueranordnung verwendet, die die übliche An steuerung um die Zusatzfunktion erweitert, den MOSFET nach dem Auftreten des Fehlerfalls einzuschalten, wenn die Bodydi ode elektrisch leitend ist. Abgesehen davon bleiben die übli che Ansteuerung des MOSFET und das übliche Schutzkonzept von der Erfindung unberührt.

Ein erfindungsgemäßer Stromrichter, insbesondere ein Trakti onsstromrichter, weist mehrere MOSFET, insbesondere mehrere jeweils auf einem Halbleiter mit breitem Bandabstand basie rende MOSFET, und für jeden MOSFET eine erfindungsgemäße An steueranordnung zum Ansteuern des MOSFET auf. Die Erfindung eignet sich insbesondere für das Ansteuern eines MOSFET eines Traktionsstromrichters, da Strombelastungen eines MOSFET ei nes Traktionsstromrichters, insbesondere durch Rückwärtsströ me, sehr hoch sein können und daher hohe Verluste verursachen können .

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbei spielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu tert werden. Dabei zeigen:

FIG 1 einen Schaltplan eines MOSFET,

FIG 2 einen Schaltplan eines MOSFET und eines ersten Aus führungsbeispiels einer Ansteueranordnung zum An steuern des MOSFET, FIG 3 ein Zusatzansteuersignal in Abhängigkeit von einer

Drain-Source-Spannung eines MOSFET,

FIG 4 einen Schaltplan eines Stromrichters,

FIG 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ansteuern eines MOSFET.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit densel ben Bezugszeichen versehen.

FIG 1 zeigt einen Schaltplan eines MOSFET 1 mit einem Drain- Anschluss D, einem Source-Anschluss S, einem Gate-Anschluss G und einer Bodydiode 2. Der MOSFET 1 ist als ein normal sper render n-Kanal-MOSFET ausgebildet, der auf einem Halbleiter mit breitem Bandabstand, beispielsweise auf Siliciumcarbid oder Galliumnitrid, basiert. Rückwärtsströme, das heißt Strö me, die (gemäß technischer Stromrichtung) von dem Source- Anschluss S zu dem Drain-Anschluss D gerichtet sind, fließen im ausgeschalteten Zustand des MOSFET 1 durch die Bodydio de 2.

FIG 2 zeigt einen Schaltplan eines wie in FIG 1 ausgebildeten MOSFET 1 und eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfin dungsgemäßen Ansteueranordnung 3 zum Ansteuern des MOSFET 1.

Die Ansteueranordnung 3 umfasst eine Überwachungseinheit 5 und eine Steuereinheit 7. Die Überwachungseinheit 5 ist dazu ausgebildet, zu ermitteln, ob die Bodydiode 2 des MOSFET 1 elektrisch leitend oder sperrend ist, und dies der Steuerein heit 7 mitzuteilen. Dazu erfasst die Überwachungseinheit 5 eine Drain-Source-Spannung U zwischen dem Drain-Anschluss D und dem Source-Anschluss S des MOSFET 1 und gibt ein von der Drain-Source-Spannung U abhängiges binäres Zusatzansteuersig nal S2 an die Steuereinheit 7 aus, das den Wert 0 oder den Wert 1 annimmt. Der Wert 1 des Zusatzansteuersignals S2 sig nalisiert, dass die Bodydiode 2 elektrisch leitend ist. Der Wert 0 des Zusatzansteuersignals S2 signalisiert, dass die Bodydiode 2 elektrisch sperrend ist. FIG 3 zeigt das von der Überwachungseinheit 5 ausgegebene Zu- satzansteuersignal S2 in Abhängigkeit von der Drain-Source- Spannung U. Das Zusatzansteuersignal S2 nimmt den Wert 1 an, wenn die Drain-Source-Spannung U einen vorgegebenen ersten Spannungs-Schwellenwert Ul unterschreitet. Das Zusatzansteu ersignal S2 nimmt den Wert 0 an, wenn die Drain-Source- Spannung U einen vorgegebenen zweiten Spannungs-Schwellen wert U2 überschreitet. Beide Spannungs-Schwellenwerte Ul, U2 sind negativ, wobei der zweite Spannungs-Schwellenwert U2 größer als der erste Spannungs-Schwellenwert Ul ist. Bei spielsweise hat der erste Spannungs-Schwellenwert Ul einen Wert von etwa -1 V und der zweite Spannungs-Schwellenwert U2 hat einen Wert von etwa -0,5 V. Bei Werten der Drain-Source- Spannung U, die zwischen den beiden Spannungs-Schwellenwer ten Ul, U2 liegen, wird das Zusatzansteuersignal S2 nicht ge ändert, das heißt behält seinen momentanen Wert bei.

Der MOSFET 1 ist in einem Stromrichter 19 angeordnet, der mehrere MOSFET 1 aufweist (siehe dazu auch FIG 4) . Die Steu ereinheit 7 steuert den MOSFET 1 in Abhängigkeit von einem binären Ansteuersignal Sl, das den Wert 0 oder den Wert 1 an nimmt, und nach dem Auftreten eines Fehlerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET 1 des Stromrichters 19 geführt hat, zusätzlich in Abhängigkeit von dem Zusatzansteuersignal S2 an. Dazu weist die Steuereinheit 7 ein Oder-Gatter 9 und eine Endstufe 11 auf. Dem Oder-Gatter 9 werden das Ansteuersig nal Sl und das Zusatzansteuersignal S2 zugeführt. Das Oder- Gatter 9 gibt den Wert 0 an die Endstufe 11 aus, wenn sowohl das Ansteuersignal Sl als auch das Zusatzansteuersignal S2 den Wert 0 annehmen. Andernfalls gibt das Oder-Gatter 9 den Wert 1 an die Endstufe 11 aus. Wenn das Oder-Gatter 9 den Wert 1 ausgibt, schaltet die Endstufe 11 den MOSFET 1 ein, indem sie eine positive Einschaltspannung zwischen den Gate- Anschluss G und den Source-Anschluss S des MOSFET 1 legt. An dernfalls schaltet die Endstufe 11 den MOSFET 1 aus, indem sie eine Ausschaltspannung zwischen den Gate-Anschluss G und den Source-Anschluss S des MOSFET 1 legt. FIG 4 zeigt einen Schaltplan eines Stromrichters 19 mit einem MOSFET 1 und einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Ansteueranordnung 3 zum Ansteuern des MOSFET 1. Der Stromrichter 19 ist beispielsweise ein Traktionsstrom richter mit weiteren (hier nicht dargestellten) MOSFET 1, die in bekannter Weise zu Halb- oder Vollbrücken verschaltet sind, und einer weiteren Ansteueranordnung 3 für jeden weite ren MOSFET 1.

Die Ansteueranordnungen 3 dieses Ausführungsbeispiels unter scheiden sich von dem in FIG 2 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Ausführung der Steuereinheiten 7. Eine Steuereinheit 7 dieses Ausführungsbeispiels weist zwei End stufen 11, 13 und einen Schalter 15 auf. Einer ersten Endstu fe 11 wird ein Ansteuersignal S1 zugeführt. Der zweiten End stufe 13 wird nach dem Auftreten eines Fehlerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET 1 des Stromrichters 19 geführt hat, das von der Überwachungseinheit 5 der jeweiligen Ansteu eranordnung 3 ausgegebene Zusatzansteuersignal S2 zugeführt. Der Schalter 15 trennt einen Ausgang der ersten Endstufe 11 von dem Gate-Anschluss G des von der Ansteueranordnung 3 an gesteuerten MOSFET 1, wenn das Zusatzansteuersignal S2 den Wert 1 annimmt. In diesem Fall wird der MOSFET 1 von der zweiten Endstufe 13 eingeschaltet, indem die zweite Endstu fe 13 eine positive Einschaltspannung zwischen den Gate-An schluss G und den Source-Anschluss S des MOSFET 1 legt. Wenn das Zusatzansteuersignal S2 den Wert 0 annimmt, wird der Aus gang der ersten Endstufe 11 durch den Schalter 15 mit dem Ga te-Anschluss G des von der Ansteueranordnung 3 angesteuerten MOSFET 1 verbunden und der MOSFET 1 wird durch die erste End stufe 11 angesteuert, das heißt von der zweiten Endstufe 13 wird keine Spannung zwischen den Gate-Anschluss G und den Source-Anschluss S des MOSFET 1 gelegt und der MOSFET 1 wird von der ersten Endstufe 11 eingeschaltet, wenn das Ansteuer signal S1 den Wert 1 annimmt, und ausgeschaltet, wenn das An steuersignal S1 den Wert 0 annimmt. Die Ansteuersignale S1 für die MOSFET 1 des Stromrichters 19 werden von einer Steuerung 17 des Stromrichters 19 erzeugt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Ansteuerung der MOSFET 1 in Abhängigkeit von den Zusatzansteuersignalen S2 durch die zweiten Endstufen 13 nur aktiviert wird, wenn die Steuerung 17 dazu eine Freigabe erteilt.

FIG 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ansteuern eines MOSFET 1 mit einer gemäß FIG 2 oder FIG 4 ausgeführten Ansteueranord nung 3.

In einem ersten Verfahrensschritt 21 werden die Spannungs- Schwellenwerte Ul, U2 für die Drain-Source-Spannung U vorge geben .

In einem zweiten Verfahrensschritt 22 werden von der Überwa chungseinheit 5 die Drain-Source-Spannung U erfasst und das Zusatzansteuersignal S2 in Abhängigkeit von der Drain-Source- Spannung U in der oben anhand von FIG 3 beschriebenen Weise gebildet und an die Steuereinheit 7 ausgegeben.

In einem dritten Verfahrensschritt 23 wird der MOSFET 1 von der Steuereinheit 7 nach dem Auftreten eines Fehlerfalls, der zu einem Ausschalten aller MOSFET 1 des Stromrichters 19 ge führt hat, eingeschaltet, das heißt es wird eine Einschalt spannung zwischen den Gate-Anschluss G und den Source-An schluss S des MOSFET 1 gelegt, wenn das Zusatzansteuersig nal S2 den Wert 1 annimmt. Andernfalls wird der MOSFET 1 von der Steuereinheit 7 in Abhängigkeit von dem Ansteuersignal S1 angesteuert, das heißt es wird die Einschaltspannung zwischen den Gate-Anschluss G und den Source-Anschluss S des MOSFET 1 gelegt, wenn das Ansteuersignal S1 den Wert 1 annimmt, oder eine Ausschaltspannung zwischen den Gate-Anschluss G und den Source-Anschluss S des MOSFET 1 gelegt, wenn das Ansteuersig nal S1 den Wert 0 annimmt. Nach dem dritten Verfahrensschritt 23 wird das Verfahren mit dem zweiten Verfahrensschritt 22 fortgesetzt . Die oben anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispie le einer erfindungsgemäßen Ansteueranordnung 3 und des erfin dungsgemäßen Verfahrens können auf verschiedene Weisen zu al ternativen Ausführungsbeispielen modifiziert werden. Insbe sondere kann die Überwachungseinheit 5 in anderer Weise als in den oben anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbei spielen ausgebildet sein.

Beispielsweise kann die Überwachungseinheit 5 dazu ausgebil det sein, statt der Drain-Source-Spannung U eine Drain- Source-Stromstärke eines in einer Durchlassrichtung der Body- diode 2 zwischen dem Drain-Anschluss D und dem Source-An schluss S fließenden Drain-Source-Stroms zu erfassen und aus zuwerten. In diesem Fall werden ein erster Strom-Schwellen wert für die Drain-Source-Stromstärke und ein zweiter Strom- Schwellenwert für die Drain-Source-Stromstärke, der kleiner als der erste Strom-Schwellenwert ist, vorgegeben. Das Zu- satzansteuersignal S2 wird auf den Wert 1 gesetzt, wenn die Drain-Source-Stromstärke den ersten Strom-Schwellenwert über schreitet. Das Zusatzansteuersignal S2 wird auf den Wert 0 gesetzt, wenn die Drain-Source-Stromstärke den ersten Strom- Schwellenwert unterschreitet. Bei Werten der Drain-Source- Stromstärke, die zwischen den beiden Strom-Schwellenwerten liegen, wird das Zusatzansteuersignal S2 nicht geändert, das heißt behält seinen momentanen Wert bei. Die Drain-Source- Stromstärke wird beispielsweise mit einem Shuntwiderstand ge messen, der in dem Strompfad des Drain-Source-Stroms angeord net ist.

Alternativ kann die Überwachungseinheit 5 dazu ausgebildet sein, eine Richtung des Drain-Source-Stroms zu erfassen. In diesem Fall wird das Zusatzansteuersignal S2 auf den Wert 1 gesetzt, wenn der Drain-Source-Strom in der Durchlassrichtung der Bodydiode 2 fließt. Andernfalls wird das Zusatzansteuer signal S2 auf den Wert 0 gesetzt. Beispielsweise wird die Richtung des Drain-Source-Stroms unter Verwendung eines fer romagnetischen Kerns ermittelt, der bei jedem Richtungswech sel des Drain-Source-Stroms einen Spannungsimpuls auslöst. Die Richtung des Drain-Source-Stroms wird beispielsweise durch eine Zählung der ausgelösten Spannungsimpulse oder durch ein Flipflop, das bei jedem ausgelösten Spannungsimpuls seinen Zustand ändert, bestimmt.

Zu FIG 4 alternative Ausführungsbeispiele eines Stromrich ters 19 ergeben sich durch Ersetzen der in FIG 4 gezeigten Ansteueranordnung 3 durch eine Ansteueranordnung 3 des in Fi gur 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels oder eines der vor- genannten modifizierten Ausführungsbeispiele.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.