电压调节器制造技术

根据一种实施例描述了一种电压调节器，其具有用于施加输入馈电电压的馈电电压输入端、用于输出输出馈电电压的馈电电压输出端、在电压馈电输入端与电压馈电输出端之间串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，其中，所述第一场效应晶体管具有比所述第二场效应晶体管更高的工作电压。所述电压调节器还具有调节器，该调节器设置成基于参考电压来调节所述第一场效应晶体管的栅极电压和所述第二场效应晶体管的栅极电压以调节所述输出馈电电压。

Voltage regulator

According to a description of a voltage regulator embodiment, has an input voltage feed input voltage feed end, output voltage for feed feed voltage output end, between voltage fed input and output voltage fed series connected to the first field effect transistor and field effect transistor second, among them, the the first field effect transistor has a voltage higher than the second field effect transistor. The voltage regulator has the regulator, the regulator is set to adjust the first field effect transistor gate voltage and the gate voltage of second FET to adjust the output voltage based on reference voltage feed.

【技术实现步骤摘要】
电压调节器
实施例一般性地涉及电压调节器(Spannungsregler)。
技术介绍
由外部电压源馈给能量的电子设备——例如通过芯片卡所插入的读取设备的馈电接触部馈给能量的芯片卡——通常具有电压调节器，所述电压调节器将外部的馈电电压转换成内部所需的馈电电压。高效的电压变换器是所期望的，所述电压变换器例如可以在开销较低(例如，面积需求较小)的情况下实现并且例如快速地对外部馈电电压的波动做出反应。
技术实现思路
根据一种实施例，提供一种电压调节器，所述电压调节器具有用于施加输入馈电电压的馈电电压输入端、用于输出输出馈电电压的馈电电压输出端、第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管在所述电压馈电输入端与所述电压馈电输出端之间串联连接，其中，与所述第二场效应晶体管相比，所述第一场效应晶体管具有更高的工作电压。所述电压调节器还具有调节器，所述调节器设置成基于参考电压调节第一场效应晶体管的栅极电压与第二场效应晶体管的栅极电压以调节输出馈电电压。附图说明附图不反映实际的大小比例而是用于说明各实施例的原理。以下参考以下附图来描述不同的实施例。图1示出根据一种实施例的芯片卡。图2示出根据一种实施方式的电压调节器。图3示出一个曲线图，所述曲线图说明具有调节路径中的单个高压晶体管的电压调节器的特性。图4示出一个曲线图，所述曲线图说明在图2中示出的电压调节器的特性。图5示出根据一种实施方式的电压调节器。以下详细描述涉及示出细节与实施例的附图。这些实施例如此详细地进行描述，使得本领域技术人员可以实施本专利技术。其他实施方式也是可能的，并且所述实施例可以在结构方面、逻辑方面和电方面改变，而不偏离本专利技术的主题。不同的实施例无需彼此排斥，而是不同实施方式可以彼此组合，从而产生新的实施方式。在本说明书中使用术语“连接(verbunden/an-geschlossen)”以及“耦合”用于描述直接的和/或间接的连接(Verbindung/An-schluss)以及直接的或间接的耦合。具体实施方式图1示出根据一种实施例的芯片卡100。所述芯片卡100具有芯片卡载体101和芯片卡模块102，所述芯片卡模块布置在芯片卡载体101上。芯片卡模块102具有需要能量的部件103，例如微处理器(例如CPU)、存储器等。所需的能量可以通过接触部104(例如与接地接触部GND组合地)从外部能量源——例如芯片卡所插入的芯片卡读取器(即芯片卡读取设备)提供给所述芯片卡模块。如果诸如芯片卡100的装置通过可变外部电压馈电(所述可变外部电源例如施加到接触部104和接地接触部上)，则通常借助调节使内部使用的电压(至少近似地)保持不变。例如，所述芯片卡模块具有电压调节器105，例如线性调节器。所述电压调节器具有例如控制调节路径(Regelstrecke)的调节器，从而所述调节路径向部件103提供相比于所施加的外部电压更稳定(即更少波动)的内部馈电电压。在此，所述内部电压输送给所述调节器，从而所述调节器可以合适地控制调节路径，即从而实施内部馈电电压的调节。电压调节器105的调节路径具有例如晶体管。如果外部电压超过低压晶体管(Niedervolttransistor)的最大可允许的馈电电压，那么可以通过借助高压晶体管(Hochvolttransistor)的调节来减小所述外部电压。为了相对于外部电压跳变尽可能不敏感，例如在线性调节器中使用NMOS(n-Kanalmetaloxidesemiconductor：n沟道金属氧化物半导体)高压晶体管作为调节晶体管，因为与PMOS(p沟道MOS)相反地控制参量Vgs(Gate-Source-Spannung：栅源电压)不包含外部馈电电压。然而，高压晶体管具有与低压晶体管相比更差的物理性能(例如在增益和电阻方面)和更大的空间需求。因此，为了在更高的电流消耗时使每个时钟边沿的电压陷落(Spannungseinbruch)保持地较小，通常在NMOS线性调节器内(在所述NMOS线性调节器中，调节路径包括n沟道MOSFET(MOS场效应晶体管))，使高压调节晶体管的沟道宽度相应增大。通过高压NMOS晶体管的固有调节，即，VDD处的电压陷落增大调节晶体管的瞬时Vgs，调节晶体管的宽度直接影响内部馈电电压的稳定性。例如，对于具有4mA电流消耗的待馈电的部件103，5mm宽度是必需的，并且对于具有30mA的待馈电部件，宽度20mm是必需的。因为高压晶体管的空间需求，需要找到以下最佳设计点：其中在调节晶体管尽可能小的情况下保证馈电稳定性。为了也在接近要达到的内部馈电电压的低外部电压时可以到达调节晶体管的所需的工作点，通常借助电荷泵来控制NMOS晶体管的栅极。根据一种实施方式，通过使用低压晶体管与高压晶体管的组合作为调节晶体管(即代替一个单一的调节晶体管，例如一个高压晶体管)，在同样的空间需求下，显著地改善电压调节的性能。在此，所述低压晶体管的更好的物理特性起到了作用，如与高压晶体管相比在面积更小的情况下增益更大。在此，借助三阱工艺(Triple-Well-Prozess)构造低压晶体管，从而使其可以与衬底隔离并且因此与VSS(即低馈电电势，例如GND电势)隔离。图2示出电压调节器200。电压调节器200相应于例如芯片卡100的电压调节器105。所述电压调节器具有用于施加外部馈电电压(VDDext)的输入端201，该输入端例如与芯片卡104的接触部104连接。输入端201与NMOS高压晶体管202的漏极连接。NMOS高压晶体管202的源极与NMOS低压晶体管203的漏极203连接，该NMOS低压晶体管的源极通过由第一电阻204与第二电阻205的串联电路组成的分压器与低馈电电势(该低馈电电势例如借助GND接触部被施加到芯片卡模块102上)耦合。除此之外，NMOS低电压晶体管203的源极与用于输出内部馈电电压(VDDint)的输出端206连接，该输出端例如与待馈电的部件103连接。NMOS低压晶体管203是借助三阱结构构造的，在所述三阱结构中，n掺杂的源极区域与n掺杂的漏极区域之间的沟道区域布置在一个p阱中，该p阱又布置在一个n阱中，该n阱位于p衬底中。NMOS低压晶体管203的借助三阱结构的构型在图2中通过NMOS低压晶体管203的电路符号中的用于n阱或者p阱的两个连接端来表示，所述两个连接端与NMOS低压晶体管203的漏极或者源极连接。所述分压器的中央连接端——即第一电阻204与第二电阻205之间的连接点提供给比较器207(例如借助放大器实现)，该比较器将所述分压器的中央连接端上的电势与由参考电压源208提供的参考电势进行比较。所述参考电压源例如是带隙参考(“带隙(bandgap)”表示为BG)。比较器207输出上行信号(或者Up信号)，该上升信号输送给电荷泵，该电荷泵响应于所述上行信号在其输出端上提高控制电压Steuer_HV，该控制电压被输送给高压晶体管202的栅极。此外，控制电压Steuer_HV还被输送给高压二极管210，该高压二极管输出(根据高压二极管上的电压降减小了的)控制电压Steuer_NV，该控制电压Steuer_NV被输送给低压晶体管203的栅极。此外，所述比较器输出下行信号(或者DO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压调节器，其具有：用于施加输入馈电电压的馈电电压输入端；用于输出输出馈电电压的馈电电压输出端；在所述电压馈电输入端与所述电压馈电输出端之间串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，其中，与所述第二场效应晶体管相比，所述第一场效应晶体管具有更高的工作电压；调节器，所述调节器设置成基于参考电压来调节所述第一场效应晶体管的栅极电压与所述第二场效应晶体管的栅极电压以调节所述输出馈电电压。

【技术特征摘要】
2015.11.04 DE 102015118905.41.一种电压调节器，其具有：用于施加输入馈电电压的馈电电压输入端；用于输出输出馈电电压的馈电电压输出端；在所述电压馈电输入端与所述电压馈电输出端之间串联连接的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，其中，与所述第二场效应晶体管相比，所述第一场效应晶体管具有更高的工作电压；调节器，所述调节器设置成基于参考电压来调节所述第一场效应晶体管的栅极电压与所述第二场效应晶体管的栅极电压以调节所述输出馈电电压。2.根据权利要求1所述的电压调节器，其中，所述第一场效应晶体管是高压晶体管，并且所述第二场效应晶体管是低压晶体管。3.根据权利要求1或2所述的电压调节器，其中，与所述第二场效应晶体管相比，所述第一场效应晶体管具有更高的电阻。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电压调节器，其中，与所述第二场效应晶体管相比，所述第一场效应晶体管具有更高的栅极氧化层厚度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电压调节器，其中，与所述第一场效应晶体管相比，所述第二场效应晶体管具有更大的沟道宽度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电压调节器，其中，与所述第一场效应晶体管相比，所述第二场效应晶体管具有更高的增益。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电压调节器，其中，所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管构成级联。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电压调节器，其中，所述调节器设置成将所述输出馈电电压调节到所期望的电压值。9.根据权利要求8所述的电压调节器，其中，所述所期望的电压值通过所述参考电压给出。10.根据权利要求1至9中任一项所述的电压调节器，其中，所述调节器设置成当所述输出馈电电压低于所期望的电压值时...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·迈尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE