车辆电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于利用相对于车辆车载电压（U

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车辆电路装置


[0001]本专利技术涉及一种用于利用相对于车辆车载电压而言降压转换的电压来给车辆的第一耗电器供电并且用于利用未经转换的车辆车载电压来给至少一个第二耗电器补充地防反极性地供电的车辆电路装置，其中第二耗电器包括用于控制车辆功能的控制设备，其中该车辆电路装置包括用于供应车辆车载电压的车辆车载电压输入端和能与该车辆车载电压输入端电连接的线性调节器，该线性调节器被设立用于输出相对于该车辆车载电压而言降压转换的电压，用来给第一耗电器供电。
[0002]本专利技术还涉及一种电车辆系统，其包括按照本专利技术的车辆电路装置和用于输出车辆车载电压的车辆电池，其中该车辆电池与该车辆电路装置的车辆车载电压输入端电连接。
[0003]本专利技术同样涉及一种车辆大灯，其包括按照本专利技术的车辆电路装置。本专利技术还涉及一种车辆，其包括按照本专利技术的车辆电路装置和/或按照本专利技术的车辆系统和/或按照本专利技术的车辆大灯。

技术介绍

[0004]为了给逻辑电路（例如以车载逻辑的形式）、微控制器、车载IC等等供电，在车辆中需要将由车辆电池所提供的车辆车载电压（该车辆车载电压还可能受到波动）降低到对于这些耗电器来说所需的电压水平。在此，通常将12V的车载电压降低到大小为5V或3.3 V的供电电压。为了降低该电压，使用线性调节器（这些线性调节器可以是系统基础芯片SBC的组成部分）。这种线性调节器例如包括晶体管，该晶体管与负载侧的耗电器串行地被调节，使得在车载电压与供电输出端之间的所希望的电压差降落在线性调节器处（例如在上述示例中为7V或8.7 V）。该电压降会导致在线性调节器处的相当大的热损耗。
[0005]现有技术的另一缺点在于：通常必须使用昂贵的具有相对应地复杂的高压侧开关（High
‑
Side
‑
Switch）的SBC，以便实现对直接用车辆车载电压来供电的耗电器——诸如控制设备——的反极性保护。用于此的高压侧开关电路非常昂贵。

技术实现思路

[0006]本专利技术的任务在于：提供一种电路装置，该电路装置克服了现有技术的所提到的缺点。该任务利用开头提到的类型的车辆电路装置来解决，其方式是：按照本专利技术，该车辆电路装置还具有与车辆车载电压输入端连接的与线性调节器分开的DCDC电压转换器，该DCDC电压转换器具有电压输出端，其中该电压输出端与该线性调节器连接，用来给该线性调节器供电，其中该DCDC电压转换器被设立用于将相对于可供应的车辆车载电压而言降低的基本电压和相对于可供应的车辆车载电压而言提高的电压输出到同一电压输出端上，其中该提高的电压和该基本电压按时长比例来时控地被输出，其中该降低的基本电压大于或等于该线性调节器的降压转换的电压，其中第二负载与车辆车载电压输入端经由作为反极性保护提供的串联的n沟道Mosfet来连接，其中该n沟道Mosfet的源极连接端与车辆车载电
压输入端连接，该n沟道Mosfet的漏极连接端与该第二负载连接并且该n沟道Mosfet的栅极能通过相对于车辆车载电压而言提高的电压在存在该车辆车载电压的正确极性时持续地经由DCDC转换器来供电和导通，其方式是在该DCDC转换器的电压输出端与该n沟道Mosfet的栅极之间接有用于给该栅极定向供电的二极管，并且该栅极还与电容器连接，该电容器对通过该二极管所供应的提高的电压进行平滑并且借此能够在极性正确时持续地接通该n沟道Mosfet，其中在车辆车载电压输入端处的车辆车载电压有反极性的情况下，该n沟道Mosfet由于该栅极不导通而自动截止并且借此将第二耗电器与车辆车载电压输入端电隔离以及借此与反极性的车辆车载电压电隔离。
[0007]通过按照本专利技术的车辆电路装置，同时消除了现有技术的多个缺点：一方面，对相对于车辆车载电压而言降低的基本电压的内部输出能够显著减少乃至完全避免在线性调节器处的损耗。即，如果该基本电压例如被选择比线性调节器的输出电压高1%，例如对于5.0 V的输出电压来说被选择为5.05 V，则据此得出在线性调节器处的电压降从例如最初7V（在车载电压大小为12V的情况下）降低至现在0.05 V。在该示例中，在线性调节器处的损耗减少到140分之一。在该DCDC转换器处的损耗基本上极其低，原因在于该DCDC转换器针对电压的尽可能无损耗的转换来优化并且为此具有电和/或磁蓄能器，这些电和/或磁蓄能器被用于对电压水平的高效转换。DCDC转换器的使用在本专利技术中附加地在技术上被用于输出相对于基本电压而言提高的电压。在此，时控地、更确切地说与该基本电压交替地来进行该输出。该提高的电压通常仅在短时间被输出，使得在线性调节器处只造成了轻微的附加损耗功率。该提高的电压被用于导通以n沟道Mosfet为形式的高压侧开关，该n沟道Mosfet接在车辆车载电压输入端与用车载电压来供电的负载之间，更确切地说与该负载串联。
[0008]以这种方式，按照本专利技术的车辆电路装置不仅允许利用降压转换的电压来给逻辑电路能效更高地供电而且允许实现针对直接利用车辆车载电压来供电的耗电器的性能卓越的成本低廉的反极性保护。这种耗电器例如可以是控制设备，该控制设备对高性能的耗电器、诸如车辆大灯的LED进行供电和操控。
[0009]表述“与线性调节器分离的DCDC电压转换器”是指：该DCDC电压转换器没有继承到该线性调节器中，而是单独设计的。
[0010]在反极性的情况下该n沟道Mosfet的自动截止通过以下事实来解释：例如根据DCDC转换器的设计，要么反极性的电压被传递给栅极并且该Mosfet由此被截止，要么该DCDC转换器在反极性的情况下根本不会运行并且不会输出电压。相对于使用p沟道Mosfet而言，n沟道Mosfet的按照本专利技术的使用具有巨大的成本优势。通过本专利技术，可以免除使用具有集成的升压转换器的复杂的昂贵的SBC。可以使用带有简单的线性调节器的传统SBC并且仍然能够实现针对未经转换的车载电压的反极性保护。
[0011]换言之，本专利技术也可以称为具有经调制的高压侧MOSFET操控的电压预转换器。
[0012]尤其可以规定：该DCDC转换器被设计和操控为使得该提高的电压至少比所供应的车载电压高3V。以这种方式，可以确保n沟道Mosfet的完整且高效的导通。该提高的电压例如可以在19V与30V之间，尤其在22V与28V之间，可选地正好为25V。还可以规定：该基本电压在3V与10V之间，尤其为5 V。
[0013]尤其可以规定：该基本电压被选择为使得基本电压与线性调节器的降压转换的电压之差在满载运行时最大为0.5V。满载运行被理解成线性调节器的其中该线性调节器输出
其最大输出电压、即例如5V或3.3V的运行。这意味着：该基本电压在这种情况下最大为5.5V或3.8V。以这种方式，可以使在线性调节器处的损耗最小化。从技术上看，也可以最大容许高达5V的值，其中根据负载，在数字电压方面也可以允许更低的值。作为电流与电压的乘积的损耗应该保持在最大1瓦特的范围内。根据需要，线性调节器当然也可以不同于满载运行地输出更低的电压，由此在该运行状态下，在线性调节器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于利用相对于车辆车载电压（U
FB
）而言降压转换的电压（U
v1
）来给车辆的第一耗电器（R8）供电并且用于利用未经转换的车辆车载电压（U
FB
）来给至少一个第二耗电器（R1）补充地防反极性地供电的车辆电路装置（1），其中所述第二耗电器（R1）包括用于控制车辆功能的控制设备，其中所述车辆电路装置（1）包括如下组成部分：
‑ꢀ
车辆车载电压输入端（E1），用于供应所述车辆车载电压（U
FB
）；
‑ꢀ
能与所述车辆车载电压输入端（E1）电连接的线性调节器（2），用于输出相对于所述车辆车载电压（U
FB
）而言降压转换的电压（U
v1
），用来给所述第一耗电器（R8）供电，其特征在于，所述车辆电路装置（1）还具有：
‑ꢀ
与所述车辆车载电压输入端（E1）连接的与所述线性调节器（2）分开的DCDC电压转换器（3），所述DCDC电压转换器具有电压输出端（A1），其中所述电压输出端（A1）与所述线性调节器（2）连接，用来给所述线性调节器（2）供电，其中所述DCDC电压转换器（3）被设立用于将相对于可供应的车辆车载电压（U
FB
）而言降低的基本电压（U
L
）和相对于所述可供应的车辆车载电压而言提高的电压（U
H
）输出到同一电压输出端（A1）上，其中所述提高的电压（U
H
）和所述基本电压（U
L
）按时长比例来时控地被输出，其中所述降低的基本电压（U
L
）大于或等于所述线性调节器的降压转换的电压（U
v1
），其中所述第二负载（R1）与所述车辆车载电压输入端（E1）经由作为反极性保护提供的串联的n沟道Mosfet（Q1）来连接，其中所述n沟道Mosfet（Q1）的源极连接端（SQ1）与所述车辆车载电压输入端（E1）连接，所述n沟道Mosfet（Q1）的漏极连接端（DQ1）与所述第二负载（R1）连接并且所述n沟道Mosfet（Q1）的栅极（GQ1）能通过相对于所述车辆车载电压（U
FB
）而言提高的电压（U
H
）在存在所述车辆车载电压（U
FB
）的正确极性时持续地经由所述DCDC转换器来供电和导通，其方式是在所述DCDC转换器（4）的电压输出端（A1）与所述n沟道Mosfet（Q1）的栅极（GQ1）之间接有用于给所述栅极（GQ1）定向供电的二极管（D1），并且所述栅极（GQ1）还与电容器（C2）连接，所述电容器对通过所述二极管（D1）所供应的提高的电压进行平滑并且借此能够在极性正确时持续地接通所述n沟道Mosfet（Q1），其中在所述车辆车载电压输入端（E1）处的所述车辆车载电压（U
FB
）有反极性的情况下，所述n沟道Mosfet（Q1）由于所述栅极（GQ1）不导通而自动截止并且借此将所述第二耗电器（R1）与所述车辆车载电压输入端（E1）电隔离以及借此与反极性的车辆车载电压（U
FB
）电隔离。2.根据权利要求1所述的车辆电路装置（1），其中所述DCDC转换器被设计和操控为使得所述提高的电压（U
H

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：ZKW集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：