[发明专利]一种采用结型场效应晶体管的输入浪涌保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种保护装置，尤其涉及一种用于电源转换器的输入浪涌抑制场效应晶体管 。

背景技术

由于如点火、高压干扰、电源不稳、甩负荷等原因，在电源适配器或电源转换器的输入 端将出现过电压，使得电源适配器或电源转换器受损。对于车载点烟器适配器(automotive cigarette lighting adapters，CLA)或由电子装置供电的其它汽车电池，当电池断开时 adapters，CLA)或由电子装置供电的其它汽车电池，当电池断开时，它们将遇到甩负荷这 一种严重的瞬态。如图1所示，在一个电压为12V的系统中，产生的甩负荷的持续时间可从几 毫秒到几百毫秒，并且其电压尖峰可从25V到90V。这样的甩负荷将使适配器或转换器损坏。 因此，供给给适配器或转换器的输入电压应当加以限制以保护适配器或转换器不受过压损坏 。

通常有两种方法来获得输入浪涌保护。如图2所示，第一种方法采用输入浪涌保护电路 10，其采用一高压MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)Q并使该高压MOSFET Q工作为 源极跟随器。高压MOSFET Q的栅极被一齐纳二极管Z钳位至设定的钳位电压，以使得其源极 电压跟随其栅极电压。该方法需要外部器件，而这些外部器件难于集成在一单独的封装上。 如图3所示，第二种方法在输入轨上加入一价格昂贵的瞬态电压抑制装置(transient voltage suppressive device，TVS)，以吸收所有的瞬态过电压。然而，前述两种方法的成 本都较高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种成本低廉、易于集成、并能有效抑制输入浪涌的装置。 该输入浪涌保护装置包括一简单的保护结型场效应晶体管(JFET)。所述JFET作为输入浪涌 保护装置，利用了其自身特性，具有如下结构：所诉JFET的栅极被钳位至预设值，所述 JFET的漏极接收输入电压，所述JFET的源极被耦接至下游装置的输入端，其中所述下游装置 为一CLA或其它转换器，并且一电阻连接于所述漏极与所述栅极之间或所述源极与所述栅极 之间。因此，当漏极电压约等于钳位栅极电压时，源极电压约等于漏极电压。当漏极电压上 升至大于钳位栅极电压时，源极电压小于漏极电压。漏极电压越大，漏极电压与源极电压之 差越大。因此，当漏极接收一高输入电压时，向下游装置供电的源极电压仍保持较低。在一 实施例中，所述下游装置为一直流直流转换器(本说明书及其附图中，部分地方为简便表 述，将直流直流转换器简称为DC-DC转换器)，而且所述栅极由所述DC-DC转换器的使能引脚 加偏压。与现有技术相比，所述的采用一JFET的输入浪涌保护装置具有更简单的结构，更小 的尺寸，而且其成本也降低了。

本发明的另一目的在于提供一种结型场效应晶体管(JFET)。该结型场效应晶体管包括 N+层，其位于第一表面上，作为所述结型场效应晶体管的漏极；N-外延层，其位于所述第一 表面的相反表面上且与所述N+层相接触；至少两个P掺杂区，所述P掺杂区彼此隔离并形成栅 极，所述P掺杂区从所述相反表面注入所述N-外延层内；至少一个N+接触区，所述N+接触区 位于所述N-外延层内且从所述相反表面形成源极，所述N+接触区位于所述至少两个P掺杂区 之间且与所述至少两个P掺杂区隔离。该JFET结构采用平面工艺制作，提高了其载流能力且 易于集成。

本发明的另一目的在于提供一种结型场效应晶体管(JFET)。该结型场效应晶体管包括 N+层，所述N+层用作所述结型场效应晶体管的漏极；N-层，位于所述N+层上；至少两个P型 区，所述至少两个P型区形成于所述N-层内且与所述N+层隔离，所述至少两个P型区形成所述 结型场效应晶体管的栅极；N+区，所述N+区形成于所述两个P型区之间且形成所述结型场效 应晶体管的源极。

附图说明

图1为由甩负荷产生的输入浪涌的系统示意图。

图2为采用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为源极跟随器而形成输入浪涌 保护电路的DC-DC转换系统。

图3为采用瞬态电压抑制装置(TVS)而形成输入浪涌保护电路的DC-DC转换系统。

图4为根据本发明第一实施例的具有输入浪涌保护电路的DC-DC转换系统100。

图5为JFET常见的漏源特性曲线。