電壓調(diào)整系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種特別地用于機動車輛的電壓調(diào)整系統(tǒng)，其適于連接到電壓源，以便將調(diào)整的電壓Vdd提供到至少一個功能部件F，調(diào)整系統(tǒng)包括適于連接到電壓源的預(yù)調(diào)整器，以及包括調(diào)整器REG，其包括適于連接到所述預(yù)調(diào)整器的至少一個預(yù)調(diào)整端口PPR和適于連接到功能部件的一個功能端口Pdd，所訴調(diào)整器包括將預(yù)調(diào)整端口直接連接到所述調(diào)整器的功能端口的適配設(shè)備Q，適配設(shè)備由包括漏極D、源極S和柵極G的單個MOS功率晶體管組成。MOS晶體管包括在其漏極和其源極之間的本征二極管DIODE，其被導(dǎo)向從而阻塞在所述功能端口和所述預(yù)調(diào)整端口之間的電流。
【專利說明】電壓調(diào)整系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電壓調(diào)整器的領(lǐng)域，特別是用于機動車的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 以已知的方式，參考圖1，機動車輛包括電源電池BAT，其連接到電壓調(diào)整系統(tǒng)1以 便將調(diào)整的電源電壓提供到例如燃料噴射器的多個功能部件F1-F3。為了適配提供到功能 部件F1-F3的電源電壓，針對每個功能部件F1-F3,電壓調(diào)整系統(tǒng)1通常包括電壓預(yù)調(diào)整器 PR1-PR3和電壓調(diào)整器REG1-REG3。作為示例，功能部件F1-F3分別需要等于1.9V、3. 3V 和5.0V的電源電壓Vddl、Vdd2、Vdd3，同時電池電壓Vbat等于12V。有利地，預(yù)調(diào)整器的使用 被用于優(yōu)化功率耗散，以便以減少的成本而獲得調(diào)整系統(tǒng)。
[0003] 每個預(yù)調(diào)整器PR1-PR3允許在供應(yīng)與其相關(guān)聯(lián)的調(diào)整器REG1-REG3之前從由電池 BAT提供的電壓Vbat輸送預(yù)調(diào)整的電壓Vpki-Vpk3。由預(yù)調(diào)整器PR1-PR3提供的電壓Vpki-Vpk3 然后被調(diào)整器REG1-REG3適配，以便提供適于功能部件F1-F3的需要的電源電壓Vddl-Vdd3。 為此，參考圖2,調(diào)整器REG包括適于連接到預(yù)調(diào)整器PR的至少一個預(yù)調(diào)整端口Pra和適于 連接到功能部件F的一個功能端口Pdd。
[0004] 通常，調(diào)整器REG包括將預(yù)調(diào)整端口Pra直接連接到調(diào)整器的功能端口Pdd的適配 設(shè)備Ql。適配設(shè)備Ql的功能是將電源電壓Vdd從預(yù)調(diào)整端口Ppk的預(yù)調(diào)整電壓Vpk提供到 功能端口Pdd。
[0005] 在現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)在圖2中示出的第一實施例，適配設(shè)備Ql包括單個功率晶體 管NMOSl，其常規(guī)地包括漏極Dl、源極Sl和柵極Gl。
[0006] 通常，晶體管NMOSl包括由施加到柵極Gl的電壓調(diào)制的電流溝道。另外，對本領(lǐng) 域技術(shù)人員已知，晶體管NMOSl本征地包括在其漏極Dl和其源極Sl之間的內(nèi)部電阻Rds。
[0007] 以已知的方式，晶體管NMOSl本征地包括被稱為"體二極管"的二極管DI0DE1，其 包括連接到晶體管NMOSl的漏極Dl的陰極和連接到晶體管NMOSl的源極Sl的陽極。在正 常操作中，在調(diào)整期間，電流從漏極Dl經(jīng)由由柵極電壓Gl調(diào)制的電流溝道流到源極S1。
[0008] 為了電源電壓Vdd的精確調(diào)節(jié)，晶體管NMOSl的漏極Dl連接到預(yù)調(diào)整端口Pra，同 時晶體管NMOSl的源極Sl連接到電源端口Pdd。根據(jù)該配置，適配設(shè)備Ql適于從給定的預(yù) 調(diào)整的電壓Vpk提供寬范圍的電源電壓Vdd。作為示例，在電源電壓Vdd和預(yù)調(diào)整的電SVpk 之間的差可以達到若干伏特。
[0009] 這樣的適配設(shè)備Ql不保護調(diào)整器REG不受在電源端口Pdd處的可能的短路。實際 上，如果由于短路，電源電壓Vdd變成大于預(yù)調(diào)整的電壓Vra，則短路電流I。?？梢粤鬟^變成正 向偏置的二極管DIODEl，從電源端口Pdd流到預(yù)調(diào)整端口Pra，其可能總體上損壞調(diào)整系統(tǒng)。
[0010] 為了消除該缺點，參考圖3，提出了適配設(shè)備Q2，其由以"背對背"布置串聯(lián)放置 的兩個功率晶體管NM0S1、NM0S2組成。在圖3的第二實施例中，適配設(shè)備Q2由其漏極Dl 連接到預(yù)調(diào)整端口Ppk的第一晶體管NMOSl和其漏極D2連接到電源端口Pdd的第二晶體管 NM0S2組成，晶體管NM0S1、NM0S2的源極SI、S2連接到一起。
[0011] 根據(jù)該第二實施例，由第二晶體管NM0S2的二極管DI0DE2阻塞來自電源端口Pdd 的任何短路電流I。。。實際上，由于第二晶體管NM0S2關(guān)于第一晶體管NMOSl反向，所以第 二晶體管NM0S2的二極管DI0DE2阻塞來自電源端口Pdd的任何電流。換言之，第二晶體管 NM0S2實現(xiàn)保護調(diào)整系統(tǒng)的功能，這是有利的。
[0012] 該實施例無論如何具有與現(xiàn)有技術(shù)相比使適配設(shè)備Q2的內(nèi)部電阻Rds加倍的缺 點，這是有害的，特別是對于熱的生成。實際上，晶體管NM0S1、NM0S2的內(nèi)部電阻Rds以串聯(lián) 方式加起來。
[0013] 相應(yīng)地，為消除該缺點，已經(jīng)提出將每個晶體管NM0SUNM0S2的內(nèi)部電阻Rds減半， 以便獲得等同于圖2的第一實施例的電阻。但是，這樣的適配設(shè)備Q2具有高的制造成本。 實際上，在硅襯底的ASIC板上常規(guī)地形成調(diào)整器。晶體管NM0S1/NM0S2的內(nèi)部電阻越低， 使用的硅的表面積越大。
[0014] 相應(yīng)地，與由具有內(nèi)部電阻Rds的單個晶體管NMOSl組成的圖2的適配設(shè)備Ql比 較，由具有內(nèi)部電阻RDS/2的兩個晶體管NM0S1、NM0S2組成的適配設(shè)備Q2需要四倍的硅的 表面積，其對調(diào)整系統(tǒng)的空間要求以及對其價格具有負(fù)面影響。以N溝道NMOS功率晶體管 描述了適配設(shè)備Ql、Q2,但是不言而喻地，以P溝道PMOS功率晶體管的缺點是類似的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明旨在提供一種用于保護不受短路同時具有低的制造成本的調(diào)整系統(tǒng)。
[0016] 為此，本發(fā)明涉及特別地用于機動車的應(yīng)用的電壓調(diào)整系統(tǒng)，其適于連接到電壓 源以便將調(diào)整的電壓提供到至少一個功能部件，所述調(diào)整系統(tǒng)包括： ?適于連接到電壓源的預(yù)調(diào)整器 ?調(diào)整器，其包括適于連接到所述預(yù)調(diào)整器的至少一個預(yù)調(diào)整端口和適于連接到功能 部件的一個功能端口，所述調(diào)整器包括將預(yù)調(diào)整端口直接連接到所述調(diào)整器的功能端口的 適配設(shè)備，所述適配設(shè)備由包括漏極、源極和柵極的單個MOS功率晶體管組成。
[0017] 本發(fā)明在以下內(nèi)容中是顯著的：M0S(NM0S或者PM0S)晶體管包括在其漏極和其源 極之間的本征二極管，其被導(dǎo)向從而阻塞在所述功能端口和所述預(yù)調(diào)整端口之間的電流。
[0018] 換言之，與圖3的第二實施例比較，移除了用于適配電壓的第一功率晶體管，并且 僅保留用于保護不受短路的第二功率晶體管。
[0019] 由于本發(fā)明，"反向地"使用晶體管以便保護電路，同時限制消耗的硅的量。實際 上，與圖3的第二實施例比較，消耗的硅的量是四分之一，因為適配設(shè)備由單個晶體管組 成。
[0020] "反向地"使用的功率晶體管具有與如在圖2中圖示的"常規(guī)地"使用的功率晶體 管比較更窄的適配范圍。但是，該特征可以通過控制預(yù)調(diào)整器來解決。
[0021] 優(yōu)選地，所述MOS晶體管包括具有正向電壓Vdiode的本征二極管，調(diào)整器的功能 端口適于接收功能電壓Vdd，預(yù)調(diào)整器被配置用于為預(yù)調(diào)整端口提供預(yù)調(diào)整電壓Vra，使得：

【權(quán)利要求】
1. 一種特別地用于機動車輛的電壓調(diào)整系統(tǒng)（1)，其適于連接到電壓源（BAT)以便將 調(diào)整的電壓（Vdd)提供到至少一個功能部件（F)，所述調(diào)整系統(tǒng)包括： ?預(yù)調(diào)整器（PR)，其適于連接到電壓源（BAT);以及 ?調(diào)整器（REG)，其包括適于連接到所述預(yù)調(diào)整器（PR)的至少一個預(yù)調(diào)整端口（Ppk)和 適于連接到功能部件（F)的一個功能端口（Pdd)，所述調(diào)整器（REG)包括將預(yù)調(diào)整端口（Ppk) 直接連接到所述調(diào)整器（REG)的功能端口（P dd)的適配設(shè)備（Q)，適配設(shè)備（Q)由包括漏極 (D)、源極（S)和柵極的單個MOS功率晶體管組成； 其特征在于，MOS晶體管包括在其漏極（D)和其源極（S)之間的本征二極管（DI0DE)， 其被導(dǎo)向從而阻塞在所述功能端口（Pdd)和所述預(yù)調(diào)整端口（Ppk)之間的電流，調(diào)整器（REG) 的所述功能端口（P dd)適于接收功能電壓Vdd，并且其特征在于預(yù)調(diào)整器（PR)被配置用于為 預(yù)調(diào)整端口（P pk)提供預(yù)調(diào)整電壓Vra，使得： VpR < Vdd + y diode °
2. 如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)整系統(tǒng)，其中，預(yù)調(diào)整器（PR)包括至少一個預(yù)調(diào)整MOS 晶體管（M0SPK)，調(diào)整器包括控制設(shè)備（K)，其適于控制所述預(yù)調(diào)整MOS晶體管（MOSpk)的柵 極從而調(diào)節(jié)預(yù)調(diào)整電壓V PK。
3. 如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)整系統(tǒng)，其中控制設(shè)備（K)包括至少一個運算放大器。
4. 如權(quán)利要求1到3中任一項所述的電壓調(diào)整系統(tǒng)，其中，所述MOS晶體管是N溝道 NMOS晶體管，所述NMOS晶體管的源極（S)連接到預(yù)調(diào)整端口（Ρρκ)，同時所述NMOS晶體管 的漏極（D)連接到所述調(diào)整器（REG)的功能端口（P dd)。
5. 如權(quán)利要求1到3中任一項所述的電壓調(diào)整系統(tǒng)，其中，所述MOS晶體管是P溝道 PMOS晶體管，所述PMOS晶體管的源極（S)連接到功能端口（Pdd)，同時所述PMOS晶體管的 漏極（D)連接到所述調(diào)整器（REG)的預(yù)調(diào)整端口（Ρ ρκ)。
6. -種運輸車輛，特別是機動車，其包括根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項的電壓調(diào)整 系統(tǒng)。
【文檔編號】G05F1/56GK104516386SQ201410516432
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月3日
【發(fā)明者】J-P.德爾科, A.德喬治 申請人:法國大陸汽車公司, 大陸汽車有限公司