同步整流装置以及使用该装置的交流发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及同步整流 M0S阳T (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管）的同步整流装置、W及使用该同步整流装 置的交流发电机。
【背景技术】
[0002] 在汽车中进行发电的交流发电机中，作为整流元件，此前使用二极管。二极管虽然 廉价，但存在正向压降，损失大。相对于此，近年来，代替二极管，开始将M0SFET用作交流发 电机用的整流元件。通过对M0SFET进行同步整流，无正向压降而正向电流从0V上升，能够 实现损失少的整流元件。
[0003] 商用电源的交流的频率恒定。因此，在作为商用电源的电源装置的整流元件使用 M0SFET的情况下，还能够与时钟同步地进行M0SFET的导通/截止控制。但是，交流发电机 在线圈中产生的交流电力的频率不恒定。因此，在作为交流发电机的整流元件使用M0SFET 的情况下，并非如在电源装置等中使用的情况那样简单地与时钟同步，而需要与其时刻变 化的频率同步地进行M0SFET的导通/截止控制。
[0004] 作为进行交流发电机的同步整流M0SFET的导通/截止控制的方法，已知使用霍尔 元件来探测马达的位置而进行M0SFET的控制的方法。此处，将运样的通过霍尔元件等从外 部输入信号来进行控制的方法称为外部控制型。外部控制型的同步整流M0SFET需要使用 霍尔元件等传感器，需要通过控制电路进行复杂的控制，所W交流发电机的整流部变得昂 贵。 阳0化]在专利文献1中，作为进行交流发电机的同步整流M0SFET的导通/截止控制的其 他方法，公开了根据同步整流M0SFET的源极/漏极之间的电压进行判定来进行M0SFET的 控制的方法。此处，将运样的从外部没有信号而根据内部的电压进行控制的方法称为自律 型。在自律型的同步整流M0SFET中，不需要霍尔元件等传感器，一般控制电路也简单，所W 能够使交流发电机的整流部变得廉价。在专利文献1中，作为根据同步整流M0SFET的源极 /漏极之间的电压判定M0S阳T的导通/截止的电路，使用差动放大器，而且还使用比较器 等。
[0006] 进而，专利文献1公开的交流发电机的同步整流M0SFET的整流器具备供给控制电 路的电源的电容器。通过内置作为电源的电容器，能够将外部端子的数量设为2个。由此， 能够做成与二极管相同的端子结构，能够替代在交流发电机中使用的二极管来使用。
[0007] 专利文献1 :日本特表2011-507468号公报
【发明内容】
[0008] 外部2端子的自律型同步整流M0S阳T的整流装置（整流器）由整流M0S阳T、控制 电路、W及电容器等多个元件构成。自律型同步整流M0SFET的整流装置如果对外部端子之 间施加正的电压，则自动地在电容器中累积电荷而将电容器作为电源，使用该电源的控制 电路使整流MOSFET导通、截止。由此，能够W在对外部端子之间施加了负的电压时流过电 流的方式自动地动作。
[0009] 在控制电路中，同步整流M0S阳T自动地动作。对在其中包含的同步整流M0S阳T 进行导通/截止控制的差动放大器或者比较器等判定电路W使电流稳定地流过电流的方 式构成电路。因此，即使在电容器中充分地累积了电荷时，仍持续消耗规定的电流。另外， 为了应对该电流的消耗，需要搭载规定电容的电容器。在使用该同步整流装置构成交流发 电机时，即使在待机状态下也始终稳定地流过电流，所W需要另外设置开关、继电器等。
[0010] 外部2端子的自律型同步整流M0S阳T的整流装置由整流M0S阳T、控制电路、W及 电容器等多个元件构成。通过在组装到该整流装置之前，使各元件独立地筛查，能够去除组 装之前的各元件的不合格品。但是，在组装到该整流装置之后，必须通过外部2端子进行对 整流装置的不良的筛查。特别，电容器有可能在锡焊、树脂的固化等热工序中变得不良，组 装之后的筛查的必要性高。
[0011] 通过对外部2端子施加电压，并测定在两个端子之间流过的电流，进行该筛查。在 外部2端子的自律型同步整流M0SFET的整流装置中，整流M0SFET和控制电路被并联地连 接。电容器经由控制电路内的二极管与控制电路并联地连接。因此，当在筛查中对外部2 端子施加了电压时，在该2端子之间流过的电流成为在整流M0SFET中流过的泄漏电流、在 控制电路中流过的电流、化及在电容器中流过的泄漏电流之和。此处，在控制电路中，通过 W使同步整流M0SFET自动地动作的方式对在其中包含的同步整流M0SFET进行导通/截止 控制的差动放大器或者比较器等判定电路，W使电流稳定地流过的方式构成电路。
[0012] 在具有从外部供给电源的端子的同步整流M0SFET的整流装置的情况下，能够停 止来自外部的电源供给，不使电流流入到判定电路。但是，在外部2端子的自律型同步整流 M0SFET的整流装置的情况下，如果对外部2端子施加了电压，则需要在判定电路中一定流 过电流。相比于在充电结束了的电容器中流过的泄漏电流、在截止状态的整流M0SFET中流 过的泄漏电流，在该判定电路中流过的电流、即在控制电路中流过的电流更大。因此，即使 由于组装时的不良而电容器的泄漏电流增加，被在控制电路中流过的电流隐去。即，即使由 于组装时的不良而电容器的泄漏电流增加，仍难W检测该泄漏电流的增加。目P，在外部2端 子的自律型同步整流M0SFET的整流装置中，存在组装之后的电容器的不良的筛查困难运 样的问题。
[001引另外，在外部2端子的自律型同步整流M0S阳T的整流装置中，即使在电容器的充 电中，控制电路也使电流稳定地流过。因此，电容器的充电电流的一部分不被用于电容器的 充电，而由控制电路消耗。相应地，在电容器的充电中花费时间，所W需要使限制电容器电 流的电阻变得更小。如果减小限制电容器电流的电阻，则电容器的故障率增大，电容器的可 靠性降低。
[0014] 进而，在使用外部2端子的自律型同步整流M0S阳T的整流装置的交流发电机中， 即使该交流发电机停止发电，整流装置中的控制电路仍使电流稳定地流过。因此，通过该电 流，电池放电，电池电压降低。
[0015] 因此，本发明的课题在于提供一种能够在规定的条件下切断来自外部的电源供给 而使电流不流入到控制电路的同步整流装置和使用该同步整流装置的交流发电机。
[0016] 为了解决上述课题，第1发明的同步整流装置构成对交流输入电压进行同步整流 来生成直流电压并将该直流电压输出到外部的交流发电机。该同步整流装置具备开关晶体 管、与上述开关晶体管的一对主端子连接了的一对外部端子、对上述开关晶体管的栅极提 供控制信号而使其导通的控制电路、W及对上述控制电路供给电源的电容器。上述控制电 路具备判定上述一对外部端子的各电压的判定电路和在上述开关晶体管的上述一对主端 子之间的电压是规定电压W上时切断向上述判定电路的电源供给并且在输入了的上述一 对主端子之间的电压小于规定电压时不切断向上述判定电路的电源供给的切断电路。
[0017] 第2发明的交流发电机具备第1发明的同步整流装置。
[0018] 关于其他单元，在【具体实施方式】中说明。
[0019] 根据本发明，能够提供一种能够在规定的条件下切断来自外部的电源供给而使电 流不流入到控制电路的同步整流装置和使用该同步整流装置的交流发电机。由此，能够进 行组装了同步整流装置之后的电容器不良的筛查等。
【附图说明】
[0020] 图1是示出第1实施方式中的自律型的同步整流M0SFET的整流装置的电路图。
[0021] 图2是示出第1实施方式中的整流装置的判定电路的电路图。
[0022] 图3是示出第1实施方式中的整流装置的切断电路的电路图。
[0023] 图4是示出第1实施方式中的整流装置的筛查时的电压电流特性的图形。
[0024] 图5是示出使用第1实施方式中的整流装置的交流发电机的概略结构的电路图。 [00巧]图6是示出第1实施方式中的整流装置的整流动作时的电压电流波形的图形。 [00%]图7是示出第1实施方式中的整流装置的整流动作停止之后的电压电流波形的图 形。
[0027] 图8是示出第1实施方式中的整流装置的第1变形例的切断电路的电路图。
[0028] 图9是示出第1实施方式中的整流装置的第2变形例的切断电路的电路图。
[0029] 图10是示出第1实施方式中的整流装置的第3变形例的切断电路的电路图。
[0030] 图11是示出第2实施方式中的自律型的同步整流M0SFET的整流装置的电路图。
[0031] 图12是示出第2实施方式中的整流装置的栅极驱动电路的电路图。
[0032] 图13是示出第3实施方式中的自律型的同步整流M0SFET的整流装置的电路图。
[0033] 图14是示出第4实施方式中的整流装置的电路图。
[0034] 图15是示出第4实施方式中的整流装置的各部的电路图。
[0035] 图16是示出整流装置的判定电路的各变形例的电路图。
[0036] 符号说明
[0037] 11 ~20 :P 型 M0S阳T ;21 ~27 :N 型 M0S阳T ;30、32、34 :高侧？型版)5阳T ;31、33、 35 :低侧N型M0S阳T ;101 :整流M0S阳T (开关晶体管）；102、102a~102d :判定电路；103a : 二极管；103b :电阻；104 :电容器；105、105a~105d :切断电路；106、106a~106d :控制电 路；107、107曰~107(1:整流装置（同步整流装置）；108、108(1:栅极驱动电路；109:转子 线圈；110uv、110w、110mi :定子线圈；111 :电池；130 :整流电路；140 :交流发电机；CC1~ CC10 :恒定电流电路；TR1~TR3 :N型双极型晶体管；D1~D4 :二极管；IN+ :非反相输入端 子；IN-:反相输入端子；Vds :漏极/源极间电压；Nu、Nv、Nw :节点：（交流端子）；Np、Nn :节 点（直流端子）；ΤΚ:正极侧主端子（一对主端子中的一方）；TA:负极侧主端子（一对主端 子中的另一方）；0υτ :输出端子；GND :接地端子；VCC :电源电压端子。
【具体实施方式】
[0038] W下，根据附图，详细说明本发明的实施方式。另外，在用于说明实施方式的各图 中，对具有同一功能的部分附加同一符号，适宜地省略其重复的说明。另外，在W下的实施 方式的说明中，除了特别需要时W外，不重复同一或者同样的部分的说明而适宜省略。
[0039] 图1是示出第1实施方式中的外部2端子的自律型的同步整流M0S阳T的整流装 置的电路图。
[0040] 如图1所示，第1实施方式的自律型的同步整流M0S阳T的整流装置107通过正极 侧主端子TK和负极侧主端子TA的外部的2个端子与外部连接。整流装置107构成为还包 括作为开关晶体管的整流M0SFET101、控制电路106、W及电容器104。在整流M0SFET101 中，存在寄生二极管。控制电路106构成为包括判定电路102、二极管103a、电阻103b、W 及切断电路105。控制电路106由单一的娃忍片构成，通过做成单忍片的IC(Integrated Circuit,集成电路），得到低成本/低面积/高噪声耐性的优点。 阳0川在整流M0S阳T101中，流过交流发电机的发电部（参照后述图5)发出的大电流， 所W使用功率M0S阳T。整流M0S阳T101进行同步整流。整流M0S阳T101具备作为一对主 端子的漏极和源极。整流M0SFET101的漏极与正极侧主端子TK连接，源极与负极侧主端子 TA连接。由此，在整流M0SFET101中存在的寄生二极管的阳极与负极侧主端子TA连接，阴 极与正极侧主端子TK连接。
[0042] 将整流M0S阳T101的漏极与源极之间的电压定义为电压Vds。将整流M0S阳T101 的栅极与源极之间的电压定义为电压Vgs。将整流M0SFET101的源极的电位设为电压Vs。 W43] 将该整流M0S阳T101的从漏极流入到源极的电流定义为电流Id。该整流 M0SFET101通过同步整流流过的电流Id为负的值。进而，将从正极侧主端子TK流入到负极 侧主端子TA的电流定义为电流化。整流装置107通过同步整流流过的电流化为负的值。
[0044] 判定电路102的非反相输入端子IN+与整流M0S阳T101的漏极连接，反相输入端 子IN-直接与整流M0S阳T101的源极连接。判定电路102的输出端子OUT与整流M0S阳T101 的栅极端子连接。从判定电路102的输出端子OUT,输出判定电路102的输出信号。判定电 路102生成直接比较非反相输入端子IN+和反相输入端子IN -而判定了的输出信号。判 定电路102输出负极侧主端子TA的源极电压Vs和正极侧主端子TK的漏极电压Vd的比较 结果。期望判定电路102的判定性能期望是高精度。
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