一种单片式CMOS汽车电子调节器

文章摘要：图4 发动机输出电压取样电路2．4温度保护电路功率器件处理的是高压和大电流，高压和大电流会引起器件温度的升高，当温度高到一定程度时器件会因过热而损坏，所以在含有功率器件的集成电路中要设计过热保护电路对其进行温度保护。功率管的温度保护电路如图5所示。由于MOS器件的温度特性较好，其参数(主要是阈值电压)随温度的变化都很小，所以这部分电路采用PNP管实现。电路中将Q5管的B，C极相连构成一个P-N结，对功率管的温度进行检测，当功率管的温度达到极限温度(此处取150℃)时通过该P-N结电压控制NMOS管M15(此管也是作开关管使用)导通，分走功率管栅极的输入电流，使流过功率管的电流降低，从而降低功

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图4  发动机输出电压取样电路

2．4温度保护电路

　　功率器件处理的是高压和大电流，高压和大电流会引起器件温度的升高，当温度高到一定程度时器件会因过热而损坏，所以在含有功率器件的集成电路中要设计过热保护电路对其进行温度保护。功率管的温度保护电路如图5所示。由于MOS器件的温度特性较好，其参数(主要是阈值电压)随温度的变化都很小，所以这部分电路采用PNP管实现。电路中将Q5管的B，C极相连构成一个P-N结，对功率管的温度进行检测，当功率管的温度达到极限温度(此处取150℃)时通过该P-N结电压控制NMOS管M15(此管也是作开关管使用)导通，分走功率管栅极的输入电流，使流过功率管的电流降低，从而降低功率管的温度，达到对功率管的过热保护作用。

图5 功率管的过热保护电路

2．5过流、过压保护

　　调节器*率管的过流、过压保护电路如图6所示。图6中M17管为励磁电流调整管(即大功率管)，电阻R9和M16组成过流保护电路，电阻R14稳压管DZ2和M16管组成对功率管的过压保护电路，其中M16和M14管一样也是作开关管使用。

图6  过流、过压保护电路

3  整体电路及仿真

3．1电路整合

　　根据以上对该调节器芯片各部分的设计，将它们组合在一起就是要设计的调节器整体电路，如图7所示。

图7  CMOS汽车电子调节器整体芯片电路

3．2功能验证

　　模拟验证波形如图8所示，其中横坐标是发电机输出电压，纵坐标是励磁调节管基极电压的变化。图8(a)为固定温度下验证波形，图8(b)为全温度下验证波形。

图8  整体电路功能模拟波形

　　由图8可见，当发电机输出端电压未达到调节电压时，调节器基极电位接近零电位，此时调整管截止。由图8(b)可得，调节器在不同的工作温度下，调节器仍能获得良好的调节性能。

4  结语

　　提出一种单片式CMOS汽车电子调节器，该芯片主要是通过控制调整管的导通与截止来调整发电机励磁线圈中电流的大小，进而稳定输出端电压。用该芯片构成的汽车发电系统具有可靠性高，外围元件数目少，成本低，使用方便等特点，对于打破国外对汽车电子核心技术的垄断具有重要意义。

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