电压调整系统的制作方法
【专利摘要】一种特别地用于机动车辆的电压调整系统，其适于连接到电压源，以便将调整的电压Vdd提供到至少一个功能部件F，调整系统包括适于连接到电压源的预调整器，以及包括调整器REG，其包括适于连接到所述预调整器的至少一个预调整端口PPR和适于连接到功能部件的一个功能端口Pdd，所诉调整器包括将预调整端口直接连接到所述调整器的功能端口的适配设备Q，适配设备由包括漏极D、源极S和栅极G的单个MOS功率晶体管组成。MOS晶体管包括在其漏极和其源极之间的本征二极管DIODE，其被导向从而阻塞在所述功能端口和所述预调整端口之间的电流。
【专利说明】电压调整系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电压调整器的领域，特别是用于机动车的应用。
【背景技术】
[0002] 以已知的方式，参考图1，机动车辆包括电源电池BAT，其连接到电压调整系统1以 便将调整的电源电压提供到例如燃料喷射器的多个功能部件F1-F3。为了适配提供到功能 部件F1-F3的电源电压，针对每个功能部件F1-F3,电压调整系统1通常包括电压预调整器 PR1-PR3和电压调整器REG1-REG3。作为示例，功能部件F1-F3分别需要等于1.9V、3. 3V 和5.0V的电源电压Vddl、Vdd2、Vdd3，同时电池电压Vbat等于12V。有利地，预调整器的使用 被用于优化功率耗散，以便以减少的成本而获得调整系统。
[0003] 每个预调整器PR1-PR3允许在供应与其相关联的调整器REG1-REG3之前从由电池 BAT提供的电压Vbat输送预调整的电压Vpki-Vpk3。由预调整器PR1-PR3提供的电压Vpki-Vpk3 然后被调整器REG1-REG3适配，以便提供适于功能部件F1-F3的需要的电源电压Vddl-Vdd3。 为此，参考图2,调整器REG包括适于连接到预调整器PR的至少一个预调整端口Pra和适于 连接到功能部件F的一个功能端口Pdd。
[0004] 通常，调整器REG包括将预调整端口Pra直接连接到调整器的功能端口Pdd的适配 设备Ql。适配设备Ql的功能是将电源电压Vdd从预调整端口Ppk的预调整电压Vpk提供到 功能端口Pdd。
[0005] 在现有技术中，根据在图2中示出的第一实施例，适配设备Ql包括单个功率晶体 管NMOSl，其常规地包括漏极Dl、源极Sl和栅极Gl。
[0006] 通常，晶体管NMOSl包括由施加到栅极Gl的电压调制的电流沟道。另外，对本领 域技术人员已知，晶体管NMOSl本征地包括在其漏极Dl和其源极Sl之间的内部电阻Rds。
[0007] 以已知的方式，晶体管NMOSl本征地包括被称为"体二极管"的二极管DI0DE1，其 包括连接到晶体管NMOSl的漏极Dl的阴极和连接到晶体管NMOSl的源极Sl的阳极。在正 常操作中，在调整期间，电流从漏极Dl经由由栅极电压Gl调制的电流沟道流到源极S1。
[0008] 为了电源电压Vdd的精确调节，晶体管NMOSl的漏极Dl连接到预调整端口Pra，同 时晶体管NMOSl的源极Sl连接到电源端口Pdd。根据该配置，适配设备Ql适于从给定的预 调整的电压Vpk提供宽范围的电源电压Vdd。作为示例，在电源电压Vdd和预调整的电SVpk 之间的差可以达到若干伏特。
[0009] 这样的适配设备Ql不保护调整器REG不受在电源端口Pdd处的可能的短路。实际 上，如果由于短路，电源电压Vdd变成大于预调整的电压Vra，则短路电流I。。可以流过变成正 向偏置的二极管DIODEl，从电源端口Pdd流到预调整端口Pra，其可能总体上损坏调整系统。
[0010] 为了消除该缺点，参考图3，提出了适配设备Q2，其由以"背对背"布置串联放置 的两个功率晶体管NM0S1、NM0S2组成。在图3的第二实施例中，适配设备Q2由其漏极Dl 连接到预调整端口Ppk的第一晶体管NMOSl和其漏极D2连接到电源端口Pdd的第二晶体管 NM0S2组成，晶体管NM0S1、NM0S2的源极SI、S2连接到一起。
[0011] 根据该第二实施例，由第二晶体管NM0S2的二极管DI0DE2阻塞来自电源端口Pdd 的任何短路电流I。。。实际上，由于第二晶体管NM0S2关于第一晶体管NMOSl反向，所以第 二晶体管NM0S2的二极管DI0DE2阻塞来自电源端口Pdd的任何电流。换言之，第二晶体管 NM0S2实现保护调整系统的功能，这是有利的。
[0012] 该实施例无论如何具有与现有技术相比使适配设备Q2的内部电阻Rds加倍的缺 点，这是有害的，特别是对于热的生成。实际上，晶体管NM0S1、NM0S2的内部电阻Rds以串联 方式加起来。
[0013] 相应地，为消除该缺点，已经提出将每个晶体管NM0SUNM0S2的内部电阻Rds减半， 以便获得等同于图2的第一实施例的电阻。但是，这样的适配设备Q2具有高的制造成本。 实际上，在硅衬底的ASIC板上常规地形成调整器。晶体管NM0S1/NM0S2的内部电阻越低， 使用的硅的表面积越大。
[0014] 相应地，与由具有内部电阻Rds的单个晶体管NMOSl组成的图2的适配设备Ql比 较，由具有内部电阻RDS/2的两个晶体管NM0S1、NM0S2组成的适配设备Q2需要四倍的硅的 表面积，其对调整系统的空间要求以及对其价格具有负面影响。以N沟道NMOS功率晶体管 描述了适配设备Ql、Q2,但是不言而喻地，以P沟道PMOS功率晶体管的缺点是类似的。
【发明内容】
[0015] 本发明旨在提供一种用于保护不受短路同时具有低的制造成本的调整系统。
[0016] 为此，本发明涉及特别地用于机动车的应用的电压调整系统，其适于连接到电压 源以便将调整的电压提供到至少一个功能部件，所述调整系统包括： ?适于连接到电压源的预调整器 ?调整器，其包括适于连接到所述预调整器的至少一个预调整端口和适于连接到功能 部件的一个功能端口，所述调整器包括将预调整端口直接连接到所述调整器的功能端口的 适配设备，所述适配设备由包括漏极、源极和栅极的单个MOS功率晶体管组成。
[0017] 本发明在以下内容中是显著的：M0S(NM0S或者PM0S)晶体管包括在其漏极和其源 极之间的本征二极管，其被导向从而阻塞在所述功能端口和所述预调整端口之间的电流。
[0018] 换言之，与图3的第二实施例比较，移除了用于适配电压的第一功率晶体管，并且 仅保留用于保护不受短路的第二功率晶体管。
[0019] 由于本发明，"反向地"使用晶体管以便保护电路，同时限制消耗的硅的量。实际 上，与图3的第二实施例比较，消耗的硅的量是四分之一，因为适配设备由单个晶体管组 成。
[0020] "反向地"使用的功率晶体管具有与如在图2中图示的"常规地"使用的功率晶体 管比较更窄的适配范围。但是，该特征可以通过控制预调整器来解决。
[0021] 优选地，所述MOS晶体管包括具有正向电压Vdiode的本征二极管，调整器的功能 端口适于接收功能电压Vdd，预调整器被配置用于为预调整端口提供预调整电压Vra，使得：
【权利要求】
1. 一种特别地用于机动车辆的电压调整系统（1)，其适于连接到电压源（BAT)以便将 调整的电压（Vdd)提供到至少一个功能部件（F)，所述调整系统包括： ?预调整器（PR)，其适于连接到电压源（BAT);以及 ?调整器（REG)，其包括适于连接到所述预调整器（PR)的至少一个预调整端口（Ppk)和 适于连接到功能部件（F)的一个功能端口（Pdd)，所述调整器（REG)包括将预调整端口（Ppk) 直接连接到所述调整器（REG)的功能端口（P dd)的适配设备（Q)，适配设备（Q)由包括漏极 (D)、源极（S)和栅极的单个MOS功率晶体管组成； 其特征在于，MOS晶体管包括在其漏极（D)和其源极（S)之间的本征二极管（DI0DE)， 其被导向从而阻塞在所述功能端口（Pdd)和所述预调整端口（Ppk)之间的电流，调整器（REG) 的所述功能端口（P dd)适于接收功能电压Vdd，并且其特征在于预调整器（PR)被配置用于为 预调整端口（P pk)提供预调整电压Vra，使得： VpR < Vdd + y diode °
2. 如权利要求1所述的电压调整系统，其中，预调整器（PR)包括至少一个预调整MOS 晶体管（M0SPK)，调整器包括控制设备（K)，其适于控制所述预调整MOS晶体管（MOSpk)的栅 极从而调节预调整电压V PK。
3. 如权利要求2所述的电压调整系统，其中控制设备（K)包括至少一个运算放大器。
4. 如权利要求1到3中任一项所述的电压调整系统，其中，所述MOS晶体管是N沟道 NMOS晶体管，所述NMOS晶体管的源极（S)连接到预调整端口（Ρρκ)，同时所述NMOS晶体管 的漏极（D)连接到所述调整器（REG)的功能端口（P dd)。
5. 如权利要求1到3中任一项所述的电压调整系统，其中，所述MOS晶体管是P沟道 PMOS晶体管，所述PMOS晶体管的源极（S)连接到功能端口（Pdd)，同时所述PMOS晶体管的 漏极（D)连接到所述调整器（REG)的预调整端口（Ρ ρκ)。
6. -种运输车辆，特别是机动车，其包括根据权利要求1到5中的任一项的电压调整 系统。
【文档编号】G05F1/56GK104516386SQ201410516432
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2013年10月3日
【发明者】J-P.德尔科, A.德乔治 申请人:法国大陆汽车公司, 大陆汽车有限公司