JPH0947091A - Voltage regulator for vehicle charging generator - Google Patents

Voltage regulator for vehicle charging generator

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JPH0947091A
JPH0947091A JP8096072A JP9607296A JPH0947091A JP H0947091 A JPH0947091 A JP H0947091A JP 8096072 A JP8096072 A JP 8096072A JP 9607296 A JP9607296 A JP 9607296A JP H0947091 A JPH0947091 A JP H0947091A
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vehicle charging
circuit
type diffusion
diffusion layer
charging generator
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Taketoshi Kato
豪俊 加藤
Fuyuki Maehara
冬樹 前原
Koji Shibata
浩司 柴田
Kazumasa Mori
一正 森
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Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage regulator for vehicle charging generator employing an MOSFET in a switching circuit for turning the rotor coil on/off in which high response to instantaneous output overvoltage or the like is attained while ensuring sufficient reliability for being employed in a vehicle susceptible to EMI. SOLUTION: A switching circuit 4, a switching drive circuit 6 for imparting a driving signal thereto, and a protective circuit 5 for controlling the switching circuit 4 preferentially at the time of abnormality are formed, in multilayer structure, on a single semiconductor chip 9 while sharing an N-type epitaxial layer 412 such that the switching circuit 4 surrounds the switching drive circuit 6 and the protective circuit 5. This structure shortens the interconnection of each circuit significantly to provide high response and high reliability against noise.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は車両充電発電機の電
圧調整装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage regulator for a vehicle charging generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両充電発電機の電圧調整装置は車両充
電発電機の発電を制御して車載バッテリの充電電圧を所
定の調整値に維持するもので、ロータコイルのON−O
FFを行なうスイッチ回路と、これに駆動信号を与える
電圧調整手段とを具備している。
2. Description of the Related Art A voltage regulator for a vehicle charging generator controls the power generation of a vehicle charging generator to maintain the charging voltage of a vehicle battery at a predetermined adjustment value.
A switch circuit for performing FF and a voltage adjusting means for applying a drive signal to the switch circuit are provided.

【0003】電圧調整手段には、内部に出力電圧の設定
値を有し、検出される出力電圧等に基づいてスイッチ回
路をフィードバック制御するようにしたものや、充電発
電機とは別体に車載コンピュータ等の外部電圧制御回路
を設けてこれより発せられる外部信号に基づいてスイッ
チ回路を制御するようにしたものがある。このような別
体のコンピュータ等から外部信号を与える構成の電圧調
整手段には、その内部に外部信号に優先してスイッチ回
路を速やかにOFFする保護回路を設けたものがあり、
電気負荷の急減による車両充電発電機の出力の過電圧
や、過負荷による過熱等の瞬間的、短期的な異常状態に
対するコンピュータの応答遅れにより生じる装置の故障
を回避するようになっている。
The voltage adjusting means has a set value of the output voltage inside, and the switch circuit is feedback-controlled based on the detected output voltage or the like, or is mounted on the vehicle separately from the charging generator. There is an external voltage control circuit such as a computer provided to control the switch circuit based on an external signal generated from the external voltage control circuit. Some voltage adjusting means configured to provide an external signal from such a separate computer has a protection circuit provided inside thereof for quickly turning off the switch circuit in preference to the external signal.
It is designed to avoid the breakdown of the device caused by the delay of the response of the computer to the overvoltage of the output of the vehicle charging generator due to the sudden decrease of the electric load and the instantaneous or short-term abnormal state such as overheating due to the overload.

【0004】車両充電発電機と一体に設けられる上記ス
イッチ回路、電圧制御回路や保護回路は、一般的な構成
としては例えば特開昭60−98833号公報記載の車
両充電発電機用制御装置のごとくスイッチ回路はバイポ
ーラトランジスタで構成され、電圧制御回路等は1チッ
プ化してこれらがひとつのハイブリッド基板上に固定さ
れ上記駆動信号が伝送されるアルミニウム線等の信号線
で接続されている。
The above-mentioned switch circuit, voltage control circuit, and protection circuit provided integrally with the vehicle charging generator have a general structure such as the controller for a vehicle charging generator disclosed in JP-A-60-98833. The switch circuit is composed of bipolar transistors, and the voltage control circuit and the like are integrated into one chip, which are fixed on one hybrid substrate and are connected by a signal line such as an aluminum line through which the drive signal is transmitted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、車両に
搭載される電気負荷が増加し、車両充電発電機の出力が
増加する傾向があり、スイッチ回路を上記バイポーラト
ランジスタに代えて電流駆動能力が高く低損失の二重拡
散MOSFET(パワーMOSFET)で構成すること
が期待されている。パワーMOSFETは、特開昭58
−171861号公報記載のごとく基板領域の有効利用
を図り、トランジスタセルの集積度を高めて単位面積当
たりの電流駆動能力等を格段に高めたものがあり、性能
の向上が著しい。
By the way, in recent years, there is a tendency that the electric load mounted on the vehicle increases and the output of the vehicle charging generator increases, and the switch circuit is replaced with the bipolar transistor, and the current driving capability is high. It is expected to be composed of a low-loss double diffusion MOSFET (power MOSFET). The power MOSFET is disclosed in JP-A-58
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. -171861, the effective use of the substrate region has been made to increase the degree of integration of transistor cells to remarkably improve the current driving capability per unit area, and the performance is remarkably improved.

【0006】しかしながら従来より用いられてきたバイ
ポーラトランジスタが電流駆動型の素子であるのに対し
てパワーMOSFETはコンデンサ構造を有する電圧駆
動型の素子であり、微小電流で動作するため、パワーM
OSFETでスイッチ回路を構成すると、電圧制御回路
等からパワーMOSFETのゲートに到る信号線に混入
するノイズによりパワーMOSFETが誤動作するおそ
れがあり、EMI等を受けやすい車両用としては信頼性
が十分とは言えない。
However, while the bipolar transistor which has been conventionally used is a current driving type element, the power MOSFET is a voltage driving type element having a capacitor structure and operates with a minute current, so that the power M
If the switch circuit is configured with the OSFET, the power MOSFET may malfunction due to noise mixed in the signal line reaching the gate of the power MOSFET from the voltage control circuit and the like, and the reliability is sufficient for a vehicle that is susceptible to EMI and the like. I can't say.

【0007】また車両充電発電機の出力の増加に伴って
電気負荷の急減による車両充電発電機の出力の過電圧の
レベルも高くなり保護回路の応答性が十分とは言えず、
瞬間的な異常状態に対して迅速に対応できないおそれが
あった。
Further, as the output of the vehicle charging generator increases, the level of the overvoltage of the output of the vehicle charging generator also increases due to the sudden decrease of the electric load, and the response of the protection circuit cannot be said to be sufficient.
There was a risk that it would not be possible to quickly respond to a momentary abnormal condition.

【0008】そこで本発明は、スイッチ回路にMOSF
ETを用いた電圧調整装置において、EMI等を受けや
すい車両用としても信頼性が十分で、瞬間的な異常状態
等に対して応答性がよい車両充電発電機の電圧調整装置
を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, a MOSF is used in the switch circuit.
In a voltage regulator using an ET, a voltage regulator for a vehicle charging generator that has sufficient reliability even for a vehicle that is susceptible to EMI and the like and has good responsiveness to a momentary abnormal state or the like is provided. To aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、車両充電発電
機に一体に設けられかつMOSFETで構成されて上記
車両充電発電機のロータコイルへの給電を駆動信号に応
答してON−OFFするスイッチ回路と、上記充電発電
機に一体に設けられ上記車両充電発電機の出力電圧を検
出し所定の設定値に維持すべく上記スイッチ回路に駆動
信号を与えて上記スイッチ回路をON状態とOFF状態
とに切り換えてフィードバック制御する電圧制御回路と
を具備する車両充電発電機の電圧調整装置において、上
記スイッチ回路はN- 型エピタキシャル層の表層部にP
型、N+ 型拡散層を2回以上拡散して上記N+ 型拡散層
をN型チャネルとなしたNチャネルD−MOSFETで
なり、上記電圧制御回路は上記N- 型エピタキシャル層
の表層部にP型拡散層を形成するとともに該P型拡散層
に一対のN+ 型拡散層を形成してソース部、ドレイン部
となした横型MOSFETと、上記N- 型エピタキシャ
ル層上に形成した酸化膜上に形成した抵抗と、上記P型
拡散層の表層部に一部が接触するP+ 型拡散層とN+
拡散層を形成して上記P+ 型拡散層をアノードとし、上
記N+ 型拡散層をカソードとしたダイオードとで構成
し、上記スイッチ回路と上記電圧制御回路とを単一の半
導体チップ上に形成する。
According to the present invention, a power supply to a rotor coil of a vehicle charging generator, which is provided integrally with a vehicle charging generator and is composed of a MOSFET, is turned on / off in response to a drive signal. A switch circuit is provided integrally with the charging generator to detect the output voltage of the vehicle charging generator and apply a drive signal to the switching circuit to maintain a predetermined set value to turn the switching circuit on and off. in the voltage regulator of a vehicle charging generator comprising a voltage control circuit for feedback controlling by switching the bets, the switch circuit N - P in the surface layer portion of the type epitaxial layer
-Type, N + -type diffusion layer is diffused twice or more to form an N-channel D-MOSFET in which the N + -type diffusion layer serves as an N-type channel, and the voltage control circuit is provided on the surface layer portion of the N -type epitaxial layer. On a lateral MOSFET in which a P type diffusion layer is formed and a pair of N + type diffusion layers are formed in the P type diffusion layer to form a source portion and a drain portion, and on an oxide film formed on the N type epitaxial layer. And the P + -type diffusion layer and the N + -type diffusion layer which are partially in contact with the surface layer portion of the P-type diffusion layer, the P + -type diffusion layer serving as an anode, and the N + -type diffusion layer. The diode is used as a layer and the switch circuit and the voltage control circuit are formed on a single semiconductor chip.

【0010】上記スイッチ回路および上記電圧制御回路
は、上記NチャネルD−MOSFET、上記横型MOS
FET等が上記N- 型エピタキシャル層を共通とする平
面構造と、上記N- 型エピタキシャル層、上記酸化膜、
上記抵抗で形成される積層構造を有することにより単一
の半導体チップ上に高い集積度で形成される。しかして
上記半導体チップ内部の配線長が格段に短縮され、ノイ
ズの混入が低減するとともに、上記電圧制御回路から上
記スイッチ回路への信号伝達速度が早められ上記出力電
圧が応答性良好に上記スイッチ回路の作動にフィードバ
ックされる。
The switch circuit and the voltage control circuit include the N-channel D-MOSFET and the lateral MOS.
A planar structure in which an FET or the like shares the N type epitaxial layer in common, the N type epitaxial layer, the oxide film,
By having a laminated structure formed of the above resistance, it is formed with a high degree of integration on a single semiconductor chip. However, the wiring length inside the semiconductor chip is remarkably shortened, the mixing of noise is reduced, the signal transmission speed from the voltage control circuit to the switch circuit is accelerated, and the output voltage is well responsive. Is fed back to the operation of.

【0011】また、車両充電発電機に一体に設けられか
つMOSFETで構成されて上記車両充電発電機のロー
タコイルへの給電を駆動信号に応答してON−OFFす
るスイッチ回路と、上記車両充電発電機と別体に設けら
れ上記車両充電発電機の出力電圧を調整すべく外部信号
を発する外部電圧制御回路と、上記車両充電発電機に一
体に設けられ上記外部信号が入力する外部入力端子と、
上記車両充電発電機に一体に設けられ上記外部入力端子
を介して入力する外部信号に応答してスイッチング素子
が作動し、上記駆動信号を発生させて上記スイッチ回路
に出力するスイッチング駆動回路と、上記車両充電発電
機と一体に設けられ異常時に上記スイッチング駆動回路
に優先して上記スイッチ回路を制御する保護回路とを具
備する車両充電発電機の電圧調整装置において、上記ス
イッチ回路はN- 型エピタキシャル層の表層部にP型、
+ 型拡散層を2回以上拡散して上記N+ 型拡散層をN
型チャネルとなしたNチャネルD−MOSFETでな
り、上記スイッチング駆動回路および上記保護回路は上
記N- 型エピタキシャル層の表層部にP型拡散層を形成
するとともに該P型拡散層に一対のN+ 型拡散層を形成
してソース部、ドレイン部となした横型MOSFET
と、上記N- 型エピタキシャル層上に形成した酸化膜上
に形成した抵抗と、上記P型拡散層の表層部に一部が接
触するP+ 型拡散層とN+ 型拡散層を形成して上記P+
型拡散層をアノードとし、上記N+ 型拡散層をカソード
としたダイオードとで構成し、上記スイッチ回路、上記
スイッチング駆動回路および上記保護回路を単一の半導
体チップ上に形成する。
Further, a switch circuit which is provided integrally with the vehicle charging generator and is composed of a MOSFET and turns ON / OFF the power supply to the rotor coil of the vehicle charging generator in response to a drive signal, and the vehicle charging power generation. An external voltage control circuit that is provided separately from the machine and that issues an external signal to adjust the output voltage of the vehicle charging generator, and an external input terminal that is provided integrally with the vehicle charging generator and that receives the external signal,
A switching drive circuit provided integrally with the vehicle charging generator in response to an external signal input through the external input terminal to generate the drive signal and output the drive signal to the switch circuit; In a voltage regulator for a vehicle charging generator, which is provided integrally with a vehicle charging generator, and which includes a protection circuit for controlling the switching circuit prior to the switching drive circuit in the event of an abnormality, the switching circuit is an N - type epitaxial layer. P type on the surface layer of
The N + type diffusion layer is diffused twice or more, and the N + type diffusion layer is N
The switching drive circuit and the protection circuit form a P-type diffusion layer on the surface layer portion of the N - type epitaxial layer and a pair of N + on the P-type diffusion layer. A lateral MOSFET having a source diffusion region formed by forming a diffusion layer
And a resistor formed on the oxide film formed on the N type epitaxial layer, and a P + type diffusion layer and an N + type diffusion layer partially contacting the surface layer portion of the P type diffusion layer. Above P +
The diode is used with the type diffusion layer as an anode and the N + type diffusion layer as a cathode, and the switch circuit, the switching drive circuit and the protection circuit are formed on a single semiconductor chip.

【0012】上記スイッチ回路、上記スイッチング駆動
回路および保護回路は、上記NチャネルD−MOSFE
T、上記横型MOSFET等が上記N- 型エピタキシャ
ル層を共通とする平面構造と、上記N- 型エピタキシャ
ル層、上記酸化膜、上記抵抗で形成される積層構造を有
することにより単一の半導体チップ上に高い集積度で形
成される。しかして半導体チップ内部の配線長が格段に
短縮され、ノイズの混入が低減するとともに、上記スイ
ッチング駆動回路から上記スイッチ回路への信号伝達速
度が早められ上記出力電圧が応答性良好に上記スイッチ
回路を作動せしめ、かつ上記出力電圧の瞬間的な異常状
態等に対して応答性良好に上記保護回路が作動する。
The switch circuit, the switching drive circuit, and the protection circuit are the N-channel D-MOSFE.
On the single semiconductor chip, T, the lateral MOSFET and the like have a planar structure in which the N type epitaxial layer is common and a laminated structure formed by the N type epitaxial layer, the oxide film and the resistor. It is formed with a high degree of integration. Therefore, the wiring length inside the semiconductor chip is remarkably shortened, the mixing of noise is reduced, the signal transmission speed from the switching drive circuit to the switch circuit is accelerated, and the output voltage is responsive with good response. The protection circuit operates with good responsiveness to an instantaneous abnormal state of the output voltage.

【0013】したがって本発明の車両充電発電機の電圧
調整装置は、EMI等を受けやすい車両用として十分な
信頼性が得られるとともに、瞬間的な異常状態等に対し
て良好な応答性が得られる。
Therefore, the voltage adjusting device for a vehicle charging generator according to the present invention has sufficient reliability for a vehicle which is susceptible to EMI and the like, and also has good responsiveness to momentary abnormal states and the like. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明を適用した1実施例として
の電圧調整装置を図1に示す。図において、車両充電発
電機(以下、充電発電機という)1の発電部2はロータ
コイル21とステータコイル22よりなり、ステータコ
イル22に生じた発電電圧は全波整流器3を経て充電線
11により車載バッテリ8に供給される。上記充電発電
機1にはこれに一体に、構造を後述する単一の半導体チ
ップ9上にスイッチ回路4、電圧制御回路5およびスイ
ッチング駆動回路6が形成されている。また充電発電機
1と別体に外部電圧制御回路7が設けてあり、これらが
電圧調整装置を構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a voltage regulator as an embodiment to which the present invention is applied. In the figure, a power generation section 2 of a vehicle charging generator (hereinafter referred to as a charging generator) 1 includes a rotor coil 21 and a stator coil 22, and a generated voltage generated in the stator coil 22 passes through a full-wave rectifier 3 and a charging line 11. It is supplied to the vehicle-mounted battery 8. In the charging generator 1, a switch circuit 4, a voltage control circuit 5, and a switching drive circuit 6 are formed integrally with the charging generator 1 on a single semiconductor chip 9 whose structure will be described later. Further, an external voltage control circuit 7 is provided separately from the charging generator 1, and these constitute a voltage adjusting device.

【0015】上記スイッチ回路4は、上記ロータコイル
21の励磁電流をON−OFFするパワートランジスタ
41と、これに直列に接続されたフライホイールダイオ
ード42よりなり、上記パワートランジスタ41はNチ
ャンネル縦型D−MOSFETである。
The switch circuit 4 comprises a power transistor 41 for turning on and off the exciting current of the rotor coil 21, and a flywheel diode 42 connected in series to the power transistor 41. The power transistor 41 is an N-channel vertical D type. -A MOSFET.

【0016】電圧制御回路5は、Nチャネル横型D−M
OSFETのトランジスタ51,52,53、抵抗54
a,54b,54c,54d,54e,54f,54g
およびツェナーダイオード55よりなり、充電発電機1
の出力電圧をフィードバックするとともにトランジスタ
51のドレインが上記パワートランジスタ41のゲート
に接続してある。上記トランジスタ51は、フィードバ
ックされた上記出力電圧がツェナー電圧で決まる設定値
を越えない間はOFF状態におかれる。なお、本実施形
態では、抵抗54b、54d〜54gとトランジスタ5
2でヒステリシス回路を構成しており、これにより、上
記第1の設定値は例えば13Vと16Vの間でヒステリ
シスを有している。
The voltage control circuit 5 is an N-channel lateral type D-M.
Transistors 51, 52, 53 of OSFET, resistor 54
a, 54b, 54c, 54d, 54e, 54f, 54g
And a zener diode 55, and a charging generator 1
And the drain of the transistor 51 is connected to the gate of the power transistor 41. The transistor 51 is kept in the OFF state while the fed back output voltage does not exceed the set value determined by the Zener voltage. In this embodiment, the resistors 54b, 54d to 54g and the transistor 5 are used.
2 constitutes a hysteresis circuit, whereby the first set value has hysteresis between 13V and 16V, for example.

【0017】スイッチング駆動回路6は、Nチャネル横
型D−MOSFETのトランジスタ61およびツェナー
ダイオード63よりなり、トランジスタ61のゲートに
外部信号7aが入力するとともにそのドレインは上記ト
ランジスタ41のゲートに接続されている。
The switching drive circuit 6 comprises an N-channel lateral D-MOSFET transistor 61 and a Zener diode 63. An external signal 7a is input to the gate of the transistor 61 and its drain is connected to the gate of the transistor 41. .

【0018】上記外部信号7aは充電発電機1に設けた
端子12を介して充電発電機1とは別体の外部電圧制御
回路7より入力する。外部電圧制御回路7は例えば車載
の制御コンピュータであり、キースイッチ81を介して
バッテリ充電電圧がフィードバックされている。外部電
圧制御回路7は、車両の走行状態、バッテリ8の充電状
態、あるいは電気負荷状態等を示す各種の信号を入力
し、これら信号に応じて最適に設定される第2の設定値
に上記バッテリ充電電圧を追従せしめるべく上記外部信
号7aを出力する。ここで、上記第2の設定値は15V
以下で設定される。バッテリ充電電圧が上記第2の設定
値よりも低い場合は上記外部信号7aは「0」レベルと
され、上記トランジスタ61がOFF状態となる。この
時、充電発電機1の出力電圧は上記第1の設定値より低
いから、トランジスタ51はOFF状態であり、この結
果、パワートランジスタ41がON作動せしめられてロ
ータコイル電流が流れ、発電が開始される。
The external signal 7a is input from an external voltage control circuit 7 separate from the charging generator 1 via a terminal 12 provided in the charging generator 1. The external voltage control circuit 7 is, for example, a vehicle-mounted control computer, and the battery charging voltage is fed back via the key switch 81. The external voltage control circuit 7 inputs various signals indicating a running state of the vehicle, a charging state of the battery 8, an electric load state, etc., and sets the battery to the second set value optimally set according to these signals. The external signal 7a is output in order to follow the charging voltage. Here, the second set value is 15V
It is set below. When the battery charging voltage is lower than the second set value, the external signal 7a is set to "0" level, and the transistor 61 is turned off. At this time, since the output voltage of the charging generator 1 is lower than the first set value, the transistor 51 is in the OFF state, and as a result, the power transistor 41 is turned on, the rotor coil current flows, and power generation starts. To be done.

【0019】上記バッテリ充電電圧が上記第2の設定値
よりも高くなった場合、およびキースイッチ81が非投
入となった場合には、上記外部信号7aは「1」レベル
とされる。この結果、トランジスタ61はON作動し、
パワートランジスタ41は強制的にOFF状態とされ
る。上記外部信号7aは「1」と「0」の高低二値信号
でなるから、多少のノイズが混入してもトランジスタ6
1は上記外部信号7aに正確に応答してON−OFFす
る。
When the battery charging voltage becomes higher than the second set value and when the key switch 81 is not turned on, the external signal 7a is set to "1" level. As a result, the transistor 61 is turned on,
The power transistor 41 is forcibly turned off. Since the external signal 7a is a high and low binary signal of "1" and "0", the transistor 6 is not affected even if some noise is mixed.
1 turns on and off in response to the external signal 7a.

【0020】図2には、上記スイッチ回路4、電圧制御
回路5およびスイッチング駆動回路6を形成した半導体
チップ9の概略平面図を示す。矩形をなす半導体チップ
9上にはその大部分を占めるU字状の領域Aに、後述の
如く、パワートランジスタ41が形成され、領域Aに挟
まれた略中心位置の領域Bにはトランジスタ51〜5
3,61、抵抗54a〜54g、ツェナーダイオード5
5,63が形成されて、領域Bに形成されるトランジス
タ51、61のソースがこれを囲む領域Aに形成される
パワートランジスタ41のゲートに最短距離で接続され
るようになっている。領域Cにはダイオード42が形成
され、領域Eには端子12が設けられる。
FIG. 2 shows a schematic plan view of a semiconductor chip 9 on which the switch circuit 4, the voltage control circuit 5 and the switching drive circuit 6 are formed. On a rectangular semiconductor chip 9, a power transistor 41 is formed in a U-shaped region A that occupies most of it, as will be described later, and transistors 51 to 51 are formed in a region B located between the regions A at a substantially central position. 5
3, 61, resistors 54a to 54g, Zener diode 5
5, 63 are formed so that the sources of the transistors 51, 61 formed in the region B are connected to the gate of the power transistor 41 formed in the region A surrounding them in the shortest distance. The diode 42 is formed in the region C, and the terminal 12 is provided in the region E.

【0021】図3には図2のIII −III 線に沿う断面図
を示す。裏面に電極を形成してドレイン420となした
+ 型シリコン基板411上にはN- 型のシリコンエピ
タキシャル層412が形成され、領域Aでは上記エピタ
キシャル層412内に深いP型拡散層413と浅いP型
拡散層414が形成され、さらにN+ 型拡散層415が
形成してある。エピタキシャル層412上には酸化膜4
16を介して多結晶シリコン層よりなるゲート417が
形成され、上記ゲート417を覆う絶縁膜418を更に
覆ってアルミニウム電極を形成してソース419として
ある。かくして、縦型D−MOSFETが構成される。
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. An N -type silicon epitaxial layer 412 is formed on the N + -type silicon substrate 411 which has an electrode formed on the back surface to serve as the drain 420. A P type diffusion layer 414 is formed and an N + type diffusion layer 415 is further formed. An oxide film 4 is formed on the epitaxial layer 412.
A gate 417 made of a polycrystalline silicon layer is formed via the insulating film 16 and an insulating film 418 covering the gate 417 is further covered to form an aluminum electrode to serve as a source 419. Thus, the vertical D-MOSFET is constructed.

【0022】すなわちゲート417には、電圧を印加す
ると図中Chで示す拡散層414表面部にN型チャネル
が現れ、上方のソース419より下方のドレイン420
に向けて電流が流れる。上記領域Aにはかかる縦型D−
MOSFETが多数形成され、電流容量が大きく損失の
少ないパワートランジスタ41を構成している。
That is, when a voltage is applied to the gate 417, an N-type channel appears on the surface portion of the diffusion layer 414 indicated by Ch in the figure, and the drain 420 below the source 419 above.
An electric current flows toward. The vertical type D-
A large number of MOSFETs are formed to form a power transistor 41 having a large current capacity and a small loss.

【0023】なお、一部を重ねて形成した上記拡散層4
13,414は所定のブレークダウン電圧を有する過電
圧保護層となっている。
The diffusion layer 4 is formed by overlapping a part thereof.
Reference numerals 13 and 414 are overvoltage protection layers having a predetermined breakdown voltage.

【0024】領域Bでは上記エピタキシャル層412内
にP型拡散層511が形成され、該拡散層511内には
一対のN+ 型拡散層512を形成してソース部、ドレイ
ン部となし、拡散層511上面のソース513、ゲート
514、ドレイン515により横型D−MOSFETの
トランジスタ51を構成してある。上記拡散層511内
には一部を接してP+ 型拡散層631とN+ 型拡散層6
32を形成し、P+ 型拡散層631をアノード、N+
拡散層632をカソードとするツェナーダイオード63
としてある。なお、ダイオード42も同様に拡散層で構
成してある。
In the region B, a P type diffusion layer 511 is formed in the epitaxial layer 412, and a pair of N + type diffusion layers 512 are formed in the diffusion layer 511 to form a source portion and a drain portion. The source 513, the gate 514, and the drain 515 on the upper surface of 511 form a lateral D-MOSFET transistor 51. Part of the diffusion layer 511 is in contact with the P + type diffusion layer 631 and the N + type diffusion layer 6
A zener diode 63 having a P + -type diffusion layer 631 as an anode and an N + -type diffusion layer 632 as a cathode.
There is. The diode 42 is also made of a diffusion layer.

【0025】また、上記拡散層511上に酸化膜551
を形成し、該酸化膜551上に多結晶シリコンのPN接
合層552を形成してツェナーダイオード55としてあ
る。抵抗54は上記酸化膜551上に多結晶シリコン層
553を形成して構成する。したがって不純物拡散で形
成した抵抗のように寄生トランジスタがなく、電源ノイ
ズ等による動作不良が防止されるとともに、トリミング
が可能で、高品質の半導体チップが得られる。
An oxide film 551 is formed on the diffusion layer 511.
And a PN junction layer 552 of polycrystalline silicon is formed on the oxide film 551 to form a Zener diode 55. The resistor 54 is formed by forming a polycrystalline silicon layer 553 on the oxide film 551. Therefore, unlike a resistor formed by impurity diffusion, there is no parasitic transistor, malfunctions due to power supply noise and the like are prevented, trimming is possible, and a high-quality semiconductor chip is obtained.

【0026】このように領域A,Bには縦型D−MOS
FET、横型D−MOSFET、ツェナーダイオード6
3等がN- 型のシリコンエピタキシャル層412を共通
部分として形成されるとともに、N- 型のシリコンエピ
タキシャル層412、酸化膜551、抵抗54を積層構
造とすることにより集積度を高くできる。
As described above, the vertical D-MOS is provided in the regions A and B.
FET, lateral D-MOSFET, Zener diode 6
Together formed the type of silicon epitaxial layer 412 as a common part, N - - 3 etc. N -type silicon epitaxial layer 412 can increase the integration degree by the oxide film 551, the resistor 54 is a laminated structure.

【0027】上記構造の電圧調整装置において、通常は
外部電圧制御回路7より出力される外部信号7aによっ
てパワートランジスタ41のON−OFF作動が制御さ
れ、この結果、バッテリ充電電圧は車両の走行状態等に
応じて最適に設定される調整値としての第2の設定値に
調整される。これにより、例えば低電気負荷時における
アイドリング中の発電を抑制してアイドル回転をより低
回転可能となし、燃費の向上を図ることができる。
In the voltage regulator having the above structure, the ON / OFF operation of the power transistor 41 is normally controlled by the external signal 7a output from the external voltage control circuit 7. As a result, the battery charging voltage is determined by the running condition of the vehicle. Is adjusted to the second set value as the optimum adjusted value. As a result, for example, it is possible to suppress power generation during idling when the electric load is low, enable idle rotation to be lower, and improve fuel consumption.

【0028】この状態で、例えば外部電圧制御回路7の
出力部が故障して外部信号7aが「0」レベルとなる事
故を生じた場合、トランジスタ61はOFF状態とな
り、以後、パワートランジスタ41のON−OFF作動
は保護回路としての電圧制御回路5により制御されて、
充電発電機1の出力電圧は第1の設定値に維持される。
また、外部電圧制御回路7の出力部の故障により外部信
号7aが「1」レベルとなる事故を生じた場合や、端子
12において外部信号7aが断線する等の事故を生じた
場合は、トランジスタ61がONとなってパワートラン
ジスタ41がOFFせしめられ、充電発電機1の発電は
停止せしめられる。かくして充電発電機1の発電が無制
御となることはなく、過充電の事故は生じない。
In this state, for example, when the output portion of the external voltage control circuit 7 fails and the external signal 7a has an accident of "0" level, the transistor 61 is turned off, and thereafter the power transistor 41 is turned on. -OFF operation is controlled by the voltage control circuit 5 as a protection circuit,
The output voltage of the charging generator 1 is maintained at the first set value.
In addition, when an external signal 7a has an accident of "1" level due to a failure of the output portion of the external voltage control circuit 7 or an external signal 7a is disconnected at the terminal 12, an accident occurs. Is turned on, the power transistor 41 is turned off, and the power generation of the charging generator 1 is stopped. Thus, the power generation of the charging generator 1 does not become uncontrolled, and the accident of overcharging does not occur.

【0029】また外部電圧制御回路7の通常の制御にお
いて外部信号7aが「0」レベルのときに電気負荷の急
減による充電発電機1の出力が瞬間的に過電圧を生じた
場合、保護回路としての電圧制御回路5がスイッチ回路
4をOFFする。
In the normal control of the external voltage control circuit 7, when the external signal 7a is at "0" level and the output of the charging generator 1 momentarily causes an overvoltage due to the sudden decrease of the electric load, it functions as a protection circuit. The voltage control circuit 5 turns off the switch circuit 4.

【0030】半導体チップ9は、上述したようにその配
線長が格段に短縮されるデバイス構造を有するととも
に、電圧制御回路5、スイッチング駆動回路6からパワ
ートラジスタ41のゲートに到る配線長が短くなるよう
にスイッチ回路4、電圧制御回路5、スイッチング駆動
回路6等がレイアウトされている。これによりスイッチ
ング駆動回路6からMOSFETで構成されたスイッチ
回路4へはノイズの影響を受けることなく駆動信号が伝
送される。またスイッチング駆動回路6や電圧制御回路
5からの駆動信号によりスイッチ回路4が応答性が良好
にON−OFFし、出力電圧は高い精度で制御される。
また保護回路としての電圧制御回路5が充電発電機1の
瞬間的な過電圧に対してスイッチ回路4をOFFすると
きの応答性が良好で、瞬間的な過電圧が生じても充電発
電機1の故障が確実に防止される。
The semiconductor chip 9 has a device structure in which the wiring length is remarkably shortened as described above, and the wiring length from the voltage control circuit 5 and the switching drive circuit 6 to the gate of the power transistor 41 is short. The switch circuit 4, the voltage control circuit 5, the switching drive circuit 6 and the like are laid out so that As a result, the drive signal is transmitted from the switching drive circuit 6 to the switch circuit 4 composed of MOSFETs without being affected by noise. Further, the switch circuit 4 is turned on and off with good response by the drive signal from the switching drive circuit 6 and the voltage control circuit 5, and the output voltage is controlled with high accuracy.
Further, the voltage control circuit 5 as a protection circuit has good responsiveness when the switch circuit 4 is turned off against an instantaneous overvoltage of the charging generator 1, and the charging generator 1 fails even if an instantaneous overvoltage occurs. Is reliably prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した車両充電発電機の電圧調整装
置の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage adjusting device for a vehicle charging generator to which the present invention is applied.

【図2】本発明を適用した車両充電発電機の電圧調整装
置の各回路を形成した半導体チップの概略平面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic plan view of a semiconductor chip forming each circuit of a voltage adjusting device for a vehicle charging generator to which the present invention is applied.

【図3】図2のIII−III線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両充電発電機 22 ロータコイル 4 スイッチング回路 41 パワートランジスタ(NチャネルD−MOSFE
T) 411 N+ 型シリコン基板 412 シリコンエピタキシャル層(N- 型エピタキシ
ャル層) 413,414 P型拡散層 415,512,632 N+ 型拡散層 5 電圧制御回路、保護回路 51 Nチャネル横型D−MOSFET(横型MOSF
ET) 511 P型拡散層 6 スイッチング駆動回路 61 スイッチング素子 631 P+ 型拡散層 7 外部電圧制御回路 8 車載バッテリ 12 端子(外部入力端子)
1 Vehicle Charging Generator 22 Rotor Coil 4 Switching Circuit 41 Power Transistor (N Channel D-MOSFE
T) 411 N + type silicon substrate 412 Silicon epitaxial layer (N type epitaxial layer) 413, 414 P type diffusion layer 415, 512, 632 N + type diffusion layer 5 Voltage control circuit, protection circuit 51 N channel lateral D-MOSFET (Horizontal MOSF
ET) 511 P-type diffusion layer 6 Switching drive circuit 61 Switching element 631 P + type diffusion layer 7 External voltage control circuit 8 In-vehicle battery 12 Terminal (external input terminal)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 一正 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazumasa Mori 1-1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi prefecture Nihon Denso Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両充電発電機に一体に設けられかつM
OSFETで構成されて上記車両充電発電機のロータコ
イルへの給電を駆動信号に応答してON−OFFするス
イッチ回路と、上記車両充電発電機に一体に設けられ上
記車両充電発電機の出力電圧を検出し所定の設定値に維
持すべく上記スイッチ回路に駆動信号を与えて上記スイ
ッチ回路をON状態とOFF状態とに切り換えてフィー
ドバック制御する電圧制御回路とを具備する車両充電発
電機の電圧調整装置において、上記スイッチ回路はN-
型エピタキシャル層の表層部にP型、N+ 型拡散層を2
回以上拡散して上記N+ 型拡散層をN型チャネルとなし
たNチャネルD−MOSFETでなり、上記電圧制御回
路は上記N- 型エピタキシャル層の表層部にP型拡散層
を形成するとともに該P型拡散層に一対のN+ 型拡散層
を形成してソース部、ドレイン部となした横型MOSF
ETと、上記N- 型エピタキシャル層上に形成した酸化
膜上に形成した抵抗と、上記P型拡散層の表層部に一部
が接触するP+ 型拡散層とN+ 型拡散層を形成して上記
+ 型拡散層をアノードとし、上記N+ 型拡散層をカソ
ードとしたダイオードとで構成し、上記スイッチ回路と
上記電圧制御回路とを単一の半導体チップ上に形成する
ことを特徴とする車両充電発電機の電圧調整装置。
1. A vehicle charging generator integrally provided with M
A switch circuit configured by an OSFET for turning on / off power supply to the rotor coil of the vehicle charging generator in response to a drive signal, and an output voltage of the vehicle charging generator provided integrally with the vehicle charging generator. A voltage control device for a vehicle charging generator, which comprises a voltage control circuit for detecting and maintaining a predetermined set value by applying a drive signal to the switch circuit to switch the switch circuit between an ON state and an OFF state for feedback control. , The switch circuit is N
2 P-type and N + -type diffusion layers on the surface of the epitaxial layer
An N-channel D-MOSFET in which the N + -type diffusion layer is diffused more than once to form an N-type channel, and the voltage control circuit forms a P-type diffusion layer on the surface layer of the N -type epitaxial layer and A lateral MOSF in which a pair of N + type diffusion layers are formed in a P type diffusion layer to form a source portion and a drain portion.
ET, the resistance formed on the oxide film formed on the N type epitaxial layer, and the P + type diffusion layer and the N + type diffusion layer which are partially in contact with the surface layer portion of the P type diffusion layer are formed. And a diode having the P + -type diffusion layer as an anode and the N + -type diffusion layer as a cathode, and the switch circuit and the voltage control circuit are formed on a single semiconductor chip. Voltage regulator for vehicle charging generator.
【請求項2】 上記抵抗は、上記酸化膜上に形成した多
結晶半導体で構成した特許請求の範囲第1項記載の車両
充電発電機の電圧調整装置。
2. The voltage regulator for a vehicle charging generator according to claim 1, wherein the resistor is made of a polycrystalline semiconductor formed on the oxide film.
【請求項3】 上記電圧制御回路は、上記半導体チップ
の略中心領域に形成し、上記スイッチ回路は上記電圧制
御回路の周囲に形成した特許請求の範囲第1項または第
2項記載の車両充電発電機の電圧調整装置。
3. The vehicle charging according to claim 1 or 2, wherein the voltage control circuit is formed in a substantially central region of the semiconductor chip, and the switch circuit is formed around the voltage control circuit. Generator voltage regulator.
【請求項4】 車両充電発電機に一体に設けられかつM
OSFETで構成されて上記車両充電発電機のロータコ
イルへの給電を駆動信号に応答してON−OFFするス
イッチ回路と、上記車両充電発電機と別体に設けられ上
記車両充電発電機の出力電圧を調整すべく外部信号を発
する外部電圧制御回路と、上記車両充電発電機に一体に
設けられ上記外部信号が入力する外部入力端子と、上記
車両充電発電機に一体に設けられ上記外部入力端子を介
して入力する外部信号に応答してスイッチング素子が作
動し、上記駆動信号を発生させて上記スイッチ回路に出
力するスイッチング駆動回路と、上記車両充電発電機と
一体に設けられ異常時に上記スイッチング駆動回路に優
先して上記スイッチ回路を制御する保護回路とを具備す
る車両充電発電機の電圧調整装置において、上記スイッ
チ回路はN- 型エピタキシャル層の表層部にP型、N+
型拡散層を2回以上拡散して上記N+ 型拡散層をN型チ
ャネルとなしたNチャネルD−MOSFETでなり、上
記スイッチング駆動回路および上記保護回路は、上記N
- 型エピタキシャル層の表層部にP型拡散層を形成する
とともに該P型拡散層に一対のN+ 型拡散層を形成して
ソース部、ドレイン部となした横型MOSFETと、上
記N- 型エピタキシャル層上に形成した酸化膜上に形成
した抵抗と、上記P型拡散層の表層部に一部が接触する
+ 型拡散層とN+ 型拡散層を形成して上記P+ 型拡散
層をアノードとし、上記N+ 型拡散層をカソードとした
ダイオードとで構成し、上記スイッチ回路、上記スイッ
チング駆動回路および上記保護回路を単一の半導体チッ
プ上に形成することを特徴とする車両充電発電機の電圧
調整装置。
4. A vehicle charging generator integrally provided with M
A switch circuit configured by an OSFET for turning on / off power supply to the rotor coil of the vehicle charging generator in response to a drive signal, and an output voltage of the vehicle charging generator provided separately from the vehicle charging generator. An external voltage control circuit that issues an external signal to adjust the external voltage, an external input terminal that is provided integrally with the vehicle charging generator and that receives the external signal, and an external input terminal that is provided integrally with the vehicle charging generator. A switching drive circuit that operates in response to an external signal input via the switching drive circuit to generate the drive signal and output the drive signal to the switch circuit, and the switching drive circuit provided integrally with the vehicle charging generator when an abnormality occurs in the voltage regulator of a vehicle charging generator with priority; and a protection circuit for controlling the switch circuit, the switch circuit N - type d P-type in a surface portion of the Takisharu layer, N +
An N-channel D-MOSFET in which the N + -type diffusion layer serves as an N-type channel by diffusing the type diffusion layer two or more times, and the switching drive circuit and the protection circuit include the N-type D-MOSFET.
- source portion to form a pair of N + -type diffusion layer on the P-type diffusion layer to form a P-type diffusion layer in the surface layer portion of the type epitaxial layer, and a lateral MOSFET having no drain portion, the N - type epitaxial The resistance formed on the oxide film formed on the layer and the P + type diffusion layer and the N + type diffusion layer which are partially in contact with the surface layer portion of the P type diffusion layer are formed to form the P + type diffusion layer. A vehicle charging generator comprising an anode and a diode having the N + -type diffusion layer as a cathode, and forming the switch circuit, the switching drive circuit and the protection circuit on a single semiconductor chip. Voltage regulator.
【請求項5】 上記抵抗は、上記酸化膜上に形成した多
結晶半導体とした特許請求の範囲第4項記載の車両充電
発電機の電圧調整装置。
5. The voltage regulator for a vehicle charging generator according to claim 4, wherein the resistor is a polycrystalline semiconductor formed on the oxide film.
【請求項6】 上記スイッチング駆動回路および上記保
護回路は、上記半導体チップの略中心領域に形成し、上
記スイッチ回路は上記スイッチング駆動回路および上記
保護回路の周囲に形成した特許請求の範囲第4項または
第5項記載の車両充電発電機の電圧調整装置。
6. The switching drive circuit and the protection circuit are formed in a substantially central region of the semiconductor chip, and the switch circuit is formed around the switching drive circuit and the protection circuit. Alternatively, the voltage adjusting device for the vehicle charging generator according to the fifth aspect.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003052131A (en) * 2001-08-07 2003-02-21 Nippon Soken Inc Vehicle battery charging control apparatus and vehicle battery charge control method
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US6943532B1 (en) 2000-04-11 2005-09-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Voltage control apparatus for vehicle generator having a light emitting diode

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