同步整流裝置以及使用該裝置的交流發(fā)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及同步整流 M0S陽T (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）的同步整流裝置、W及使用該同步整流裝 置的交流發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002] 在汽車中進行發(fā)電的交流發(fā)電機中，作為整流元件，此前使用二極管。二極管雖然 廉價，但存在正向壓降，損失大。相對于此，近年來，代替二極管，開始將M0SFET用作交流發(fā) 電機用的整流元件。通過對M0SFET進行同步整流，無正向壓降而正向電流從0V上升，能夠 實現(xiàn)損失少的整流元件。
[0003] 商用電源的交流的頻率恒定。因此，在作為商用電源的電源裝置的整流元件使用 M0SFET的情況下，還能夠與時鐘同步地進行M0SFET的導(dǎo)通/截止控制。但是，交流發(fā)電機 在線圈中產(chǎn)生的交流電力的頻率不恒定。因此，在作為交流發(fā)電機的整流元件使用M0SFET 的情況下，并非如在電源裝置等中使用的情況那樣簡單地與時鐘同步，而需要與其時刻變 化的頻率同步地進行M0SFET的導(dǎo)通/截止控制。
[0004] 作為進行交流發(fā)電機的同步整流M0SFET的導(dǎo)通/截止控制的方法，已知使用霍爾 元件來探測馬達的位置而進行M0SFET的控制的方法。此處，將運樣的通過霍爾元件等從外 部輸入信號來進行控制的方法稱為外部控制型。外部控制型的同步整流M0SFET需要使用 霍爾元件等傳感器，需要通過控制電路進行復(fù)雜的控制，所W交流發(fā)電機的整流部變得昂 貴。 陽0化]在專利文獻1中，作為進行交流發(fā)電機的同步整流M0SFET的導(dǎo)通/截止控制的其 他方法，公開了根據(jù)同步整流M0SFET的源極/漏極之間的電壓進行判定來進行M0SFET的 控制的方法。此處，將運樣的從外部沒有信號而根據(jù)內(nèi)部的電壓進行控制的方法稱為自律 型。在自律型的同步整流M0SFET中，不需要霍爾元件等傳感器，一般控制電路也簡單，所W 能夠使交流發(fā)電機的整流部變得廉價。在專利文獻1中，作為根據(jù)同步整流M0SFET的源極 /漏極之間的電壓判定M0S陽T的導(dǎo)通/截止的電路，使用差動放大器，而且還使用比較器 等。
[0006] 進而，專利文獻1公開的交流發(fā)電機的同步整流M0SFET的整流器具備供給控制電 路的電源的電容器。通過內(nèi)置作為電源的電容器，能夠?qū)⑼獠慷俗拥臄?shù)量設(shè)為2個。由此， 能夠做成與二極管相同的端子結(jié)構(gòu)，能夠替代在交流發(fā)電機中使用的二極管來使用。
[0007] 專利文獻1 :日本特表2011-507468號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 外部2端子的自律型同步整流M0S陽T的整流裝置（整流器）由整流M0S陽T、控制 電路、W及電容器等多個元件構(gòu)成。自律型同步整流M0SFET的整流裝置如果對外部端子之 間施加正的電壓，則自動地在電容器中累積電荷而將電容器作為電源，使用該電源的控制 電路使整流MOSFET導(dǎo)通、截止。由此，能夠W在對外部端子之間施加了負的電壓時流過電 流的方式自動地動作。
[0009] 在控制電路中，同步整流M0S陽T自動地動作。對在其中包含的同步整流M0S陽T 進行導(dǎo)通/截止控制的差動放大器或者比較器等判定電路W使電流穩(wěn)定地流過電流的方 式構(gòu)成電路。因此，即使在電容器中充分地累積了電荷時，仍持續(xù)消耗規(guī)定的電流。另外， 為了應(yīng)對該電流的消耗，需要搭載規(guī)定電容的電容器。在使用該同步整流裝置構(gòu)成交流發(fā) 電機時，即使在待機狀態(tài)下也始終穩(wěn)定地流過電流，所W需要另外設(shè)置開關(guān)、繼電器等。
[0010] 外部2端子的自律型同步整流M0S陽T的整流裝置由整流M0S陽T、控制電路、W及 電容器等多個元件構(gòu)成。通過在組裝到該整流裝置之前，使各元件獨立地篩查，能夠去除組 裝之前的各元件的不合格品。但是，在組裝到該整流裝置之后，必須通過外部2端子進行對 整流裝置的不良的篩查。特別，電容器有可能在錫焊、樹脂的固化等熱工序中變得不良，組 裝之后的篩查的必要性高。
[0011] 通過對外部2端子施加電壓，并測定在兩個端子之間流過的電流，進行該篩查。在 外部2端子的自律型同步整流M0SFET的整流裝置中，整流M0SFET和控制電路被并聯(lián)地連 接。電容器經(jīng)由控制電路內(nèi)的二極管與控制電路并聯(lián)地連接。因此，當在篩查中對外部2 端子施加了電壓時，在該2端子之間流過的電流成為在整流M0SFET中流過的泄漏電流、在 控制電路中流過的電流、化及在電容器中流過的泄漏電流之和。此處，在控制電路中，通過 W使同步整流M0SFET自動地動作的方式對在其中包含的同步整流M0SFET進行導(dǎo)通/截止 控制的差動放大器或者比較器等判定電路，W使電流穩(wěn)定地流過的方式構(gòu)成電路。
[0012] 在具有從外部供給電源的端子的同步整流M0SFET的整流裝置的情況下，能夠停 止來自外部的電源供給，不使電流流入到判定電路。但是，在外部2端子的自律型同步整流 M0SFET的整流裝置的情況下，如果對外部2端子施加了電壓，則需要在判定電路中一定流 過電流。相比于在充電結(jié)束了的電容器中流過的泄漏電流、在截止狀態(tài)的整流M0SFET中流 過的泄漏電流，在該判定電路中流過的電流、即在控制電路中流過的電流更大。因此，即使 由于組裝時的不良而電容器的泄漏電流增加，被在控制電路中流過的電流隱去。即，即使由 于組裝時的不良而電容器的泄漏電流增加，仍難W檢測該泄漏電流的增加。目P，在外部2端 子的自律型同步整流M0SFET的整流裝置中，存在組裝之后的電容器的不良的篩查困難運 樣的問題。
[001引另外，在外部2端子的自律型同步整流M0S陽T的整流裝置中，即使在電容器的充 電中，控制電路也使電流穩(wěn)定地流過。因此，電容器的充電電流的一部分不被用于電容器的 充電，而由控制電路消耗。相應(yīng)地，在電容器的充電中花費時間，所W需要使限制電容器電 流的電阻變得更小。如果減小限制電容器電流的電阻，則電容器的故障率增大，電容器的可 靠性降低。
[0014] 進而，在使用外部2端子的自律型同步整流M0S陽T的整流裝置的交流發(fā)電機中， 即使該交流發(fā)電機停止發(fā)電，整流裝置中的控制電路仍使電流穩(wěn)定地流過。因此，通過該電 流，電池放電，電池電壓降低。
[0015] 因此，本發(fā)明的課題在于提供一種能夠在規(guī)定的條件下切斷來自外部的電源供給 而使電流不流入到控制電路的同步整流裝置和使用該同步整流裝置的交流發(fā)電機。
[0016] 為了解決上述課題，第1發(fā)明的同步整流裝置構(gòu)成對交流輸入電壓進行同步整流 來生成直流電壓并將該直流電壓輸出到外部的交流發(fā)電機。該同步整流裝置具備開關(guān)晶體 管、與上述開關(guān)晶體管的一對主端子連接了的一對外部端子、對上述開關(guān)晶體管的柵極提 供控制信號而使其導(dǎo)通的控制電路、W及對上述控制電路供給電源的電容器。上述控制電 路具備判定上述一對外部端子的各電壓的判定電路和在上述開關(guān)晶體管的上述一對主端 子之間的電壓是規(guī)定電壓W上時切斷向上述判定電路的電源供給并且在輸入了的上述一 對主端子之間的電壓小于規(guī)定電壓時不切斷向上述判定電路的電源供給的切斷電路。
[0017] 第2發(fā)明的交流發(fā)電機具備第1發(fā)明的同步整流裝置。
[0018] 關(guān)于其他單元，在【具體實施方式】中說明。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠在規(guī)定的條件下切斷來自外部的電源供給而使電 流不流入到控制電路的同步整流裝置和使用該同步整流裝置的交流發(fā)電機。由此，能夠進 行組裝了同步整流裝置之后的電容器不良的篩查等。
【附圖說明】
[0020] 圖1是示出第1實施方式中的自律型的同步整流M0SFET的整流裝置的電路圖。
[0021] 圖2是示出第1實施方式中的整流裝置的判定電路的電路圖。
[0022] 圖3是示出第1實施方式中的整流裝置的切斷電路的電路圖。
[0023] 圖4是示出第1實施方式中的整流裝置的篩查時的電壓電流特性的圖形。
[0024] 圖5是示出使用第1實施方式中的整流裝置的交流發(fā)電機的概略結(jié)構(gòu)的電路圖。 [00巧]圖6是示出第1實施方式中的整流裝置的整流動作時的電壓電流波形的圖形。 [00%]圖7是示出第1實施方式中的整流裝置的整流動作停止之后的電壓電流波形的圖 形。
[0027] 圖8是示出第1實施方式中的整流裝置的第1變形例的切斷電路的電路圖。
[0028] 圖9是示出第1實施方式中的整流裝置的第2變形例的切斷電路的電路圖。
[0029] 圖10是示出第1實施方式中的整流裝置的第3變形例的切斷電路的電路圖。
[0030] 圖11是示出第2實施方式中的自律型的同步整流M0SFET的整流裝置的電路圖。
[0031] 圖12是示出第2實施方式中的整流裝置的柵極驅(qū)動電路的電路圖。
[0032] 圖13是示出第3實施方式中的自律型的同步整流M0SFET的整流裝置的電路圖。
[0033] 圖14是示出第4實施方式中的整流裝置的電路圖。
[0034] 圖15是示出第4實施方式中的整流裝置的各部的電路圖。
[0035] 圖16是示出整流裝置的判定電路的各變形例的電路圖。
[0036] 符號說明
[0037] 11 ~20 :P 型 M0S陽T ;21 ~27 :N 型 M0S陽T ;30、32、34 :高側(cè)？型版)5陽T ;31、33、 35 :低側(cè)N型M0S陽T ;101 :整流M0S陽T (開關(guān)晶體管）；102、102a~102d :判定電路；103a : 二極管；103b :電阻；104 :電容器；105、105a~105d :切斷電路；106、106a~106d :控制電 路；107、107曰~107(1:整流裝置（同步整流裝置）；108、108(1:柵極驅(qū)動電路；109:轉(zhuǎn)子 線圈；110uv、110w、110mi :定子線圈；111 :電池；130 :整流電路；140 :交流發(fā)電機；CC1~ CC10 :恒定電流電路；TR1~TR3 :N型雙極型晶體管；D1~D4 :二極管；IN+ :非反相輸入端 子；IN-:反相輸入端子；Vds :漏極/源極間電壓；Nu、Nv、Nw :節(jié)點：（交流端子）；Np、Nn :節(jié) 點（直流端子）；ΤΚ:正極側(cè)主端子（一對主端子中的一方）；TA:負極側(cè)主端子（一對主端 子中的另一方）；0υτ :輸出端子；GND :接地端子；VCC :電源電壓端子。
【具體實施方式】
[0038] W下，根據(jù)附圖，詳細說明本發(fā)明的實施方式。另外，在用于說明實施方式的各圖 中，對具有同一功能的部分附加同一符號，適宜地省略其重復(fù)的說明。另外，在W下的實施 方式的說明中，除了特別需要時W外，不重復(fù)同一或者同樣的部分的說明而適宜省略。
[0039] 圖1是示出第1實施方式中的外部2端子的自律型的同步整流M0S陽T的整流裝 置的電路圖。
[0040] 如圖1所示，第1實施方式的自律型的同步整流M0S陽T的整流裝置107通過正極 側(cè)主端子TK和負極側(cè)主端子TA的外部的2個端子與外部連接。整流裝置107構(gòu)成為還包 括作為開關(guān)晶體管的整流M0SFET101、控制電路106、W及電容器104。在整流M0SFET101 中，存在寄生二極管?？刂齐娐?06構(gòu)成為包括判定電路102、二極管103a、電阻103b、W 及切斷電路105?？刂齐娐?06由單一的娃忍片構(gòu)成，通過做成單忍片的IC(Integrated Circuit,集成電路），得到低成本/低面積/高噪聲耐性的優(yōu)點。 陽0川在整流M0S陽T101中，流過交流發(fā)電機的發(fā)電部（參照后述圖5)發(fā)出的大電流， 所W使用功率M0S陽T。整流M0S陽T101進行同步整流。整流M0S陽T101具備作為一對主 端子的漏極和源極。整流M0SFET101的漏極與正極側(cè)主端子TK連接，源極與負極側(cè)主端子 TA連接。由此，在整流M0SFET101中存在的寄生二極管的陽極與負極側(cè)主端子TA連接，陰 極與正極側(cè)主端子TK連接。
[0042] 將整流M0S陽T101的漏極與源極之間的電壓定義為電壓Vds。將整流M0S陽T101 的柵極與源極之間的電壓定義為電壓Vgs。將整流M0SFET101的源極的電位設(shè)為電壓Vs。 W43] 將該整流M0S陽T101的從漏極流入到源極的電流定義為電流Id。該整流 M0SFET101通過同步整流流過的電流Id為負的值。進而，將從正極側(cè)主端子TK流入到負極 側(cè)主端子TA的電流定義為電流化。整流裝置107通過同步整流流過的電流化為負的值。
[0044] 判定電路102的非反相輸入端子IN+與整流M0S陽T101的漏極連接，反相輸入端 子IN-直接與整流M0S陽T101的源極連接。判定電路102的輸出端子OUT與整流M0S陽T101 的柵極端子連接。從判定電路102的輸出端子OUT,輸出判定電路102的輸出信號。判定電 路102生成直接比較非反相輸入端子IN+和反相輸入端子IN -而判定了的輸出信號。判 定電路102輸出負極側(cè)主端子TA的源極電壓Vs和正極側(cè)主端子TK的漏極電壓Vd的比較 結(jié)果。期望判定電路102的判定性能期望是高精度。
[0045