专利名称：整流器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于机动车的发电机的整流器的设计。在尤其是机动车中的三相发电机或发电机中为了整流通常使用B6交流电桥作为整流器。在此，作为整流元件通常使用由硅制成的6个pn半导体二极管。图1示出这种装置的一个示例。
背景技术：
有时也使用包含多于6个二极管的交流电桥。例如，在非常大的电流下使用具有并联的二极管的电桥。在图2中作为电路图示出了一种可能的布置。在此，半导体二极管通常设计为Z 二极管。所述情形体现为两种电路图。完整的发电机系统除三相发电机和交流电桥以外还包含电压调节器，所述电压调节器负责经整流的电压具有确定的值——例如14. 3V。在此，电压调节器控制发电机的励磁电流。如果发电机电压超过所期望的值，则调节器中断励磁电流。励磁减弱，并且发电机电压下降。如果发电机电压低于一个下给定值，则调节器又接通励磁电流。励磁电流通过滑环输送给发电机的励磁绕组。具有多功能调节器的发电机直接从正端子B+获取励磁电流。电压调节器的元件通常单片地集成在硅中。在起动情形中，调节器接通由电池馈给的预励磁电流。一旦发电机的转子转动，则调节器在相连接端子上检测电压信号Up。根据其频率，调节器可以导出发电机转速。在达到所调节的接通转速时，调节器接通完全的励磁电流，使得发电机开始输送电流。为了电压调节器识别转子的转速，相信号的交流分量Up_AC必须具有一定的最小电压。此外，相信号的直流分量Up_DC通常不允许超过一个确定的阈值，因为调节器的分析处理电路往往仅仅在直到一个确定的电压值时才工作。这样，最小所需的相交流电压Up_AC 例如可以为3伏特(从峰值到峰值地测量)，并且最大出现的直流分量Up_DC为8伏特。在预激励周期期间，在发电机尚没有将电流输送到车载电网中时或者在尚未进行整流时，相电压的直流电压值和交流电压值受整流器二极管的截止电流影响。在所述运行状态中，在端子B+上存在电池电压UB。如果同样的截止电流流经这些二极管(串联电路)， 则相电压为Up_DC = UB/2。在此假设调节器在相抽头与地之间的内阻无限大。通常不是这样的情形，而是调节器在相抽头与地之间具有例如I-IOOkQ的电阻。所述电阻例如在根据图1的示例中与二极管D3并联。但对于进一步考虑，出于清楚的原因应忽略其影响。由硅构成的pn 二极管的截止电流顶的变化曲线与温度极为相关并且随着截止电压升高而增大。详细内容可参考施敏(S. M. Sze)的《半导体器件物理学》(Physics of Semiconductor Devices)(约翰威立出版社，纽约，1981年，第91页)。这也在图3中示出。因为正二极管和负二极管是分别串联的，所以相电压Up_DC在正二极管和负二极管处于不同温度的位置时发生变化。在正二极管的截止电流较高时，在极端情况下相电压的直流分量Up_DC可以具有超过最大允许阈值的值。这导致调节器未识别起动转速或者识别起动转速过晚，并且发电机未接通或者在更高的转速时接通。
不利的是，由于例如由不同的二极管温度引起的pn 二极管的不同截止电流，相电压的直流分量Up_DC可能升高超过最大允许值并且由此不再保证发电机的起动特性。在us-7，084，610 B2中描述了一种用于车辆的发电机装置，其中，作为整流器电桥使用由肖特基二极管构成的B6电桥。为了限制电压，使用在截止方向上连接的Z 二极管。 因此，所述Z二极管相对于来自发电机的干扰和相对于干扰脉冲限制运行电压。
发明内容
本发明具有如下优点消除了以上所述的现有技术的缺点。在此，借助根据本发明的解决方案可以保证相电压Up_DC的直流分量可靠地保持在小的电压值上。如果替代pn整流器二极管使用其截止电流在电池电压UB以下的电压范围中实际上没有显示出与截止电压的相关性的整流元件，则通过整流器的合适设计可以保证在调节器的预激励周期期间，直流相电压可靠地保持在一定的阈值以下。尤其是如下新型肖特基二极管适于作为合适的整流元件在所述新型肖特基二极管中，截止电流的与电压相关的分量可以在很大程度上被抑制。截止饱和电流是恒定的。示例是沟槽MOS势垒结二极管(Trench-MOS Barrier-Junction Dioden) (TMBS 二极管)或者沟槽结势垒肖特基二极管 TJBS。
附图分别示出图1 :B6电桥整流器装置的电路图，图2 具有并联的二极管的B6电桥整流器装置的电路图，图3 :pn 二极管的典型截止特征曲线。在此，二极管D3+处于比二极管D3-更高的温度上，并且由结构或制造决定地具有更高的截止电流，图4 根据本发明的具有与电压无关的截止饱和电流的整流器元件的典型截止特征曲线。在此，元件D3-具有比D3+更高的截止电流。同样绘出了在与电压无关的元件串联在具有电池电压UB的电池与地之间时可忽略小的相电压Up_DC，以及图5 在pn 二极管与根据本发明的具有与电压无关的截止电流的整流器元件组合时整流器中的典型截止特征曲线。在此，元件D3-在从OV至UB的整个电压范围内具有比 pn 二极管D3+更高的截止电流。同样绘出了在与电压无关的元件串联在具有电池电压UB 的电池与地之间时可忽略小的相电压Up_DC。
具体实施例方式具有可能的替代方案的本发明的结构和功能的详细描述在图4中绘出根据本发明的、与截止电压无关的整流器元件的与图3类似的电流电压特性。在此清楚的是，在两个这样的元件串联时电池电压UB几乎完全在具有较低的截止电流的元件上下降，因为大致相同的电流13流经两个二极管。在第一实施例中，在根据图1或图2的整流器装置中使用TMBS 二极管，其中，至少正二极管D3+、但优选所有正二极管Dl+至D6+具有比负二极管D3-或者所有负二极管 Dl-至D6-低得多的截止饱和电流。由于正二极管的更低的截止电流，在根据图1或图2的正二极管和负二极管串联时在负二极管中不会达到二极管截止饱和电流。负二极管上的电压降保持较低。由此，相信号的直流分量Up-DC非常小。在另一实施例中，在整流器装置中又使用具有与电压无关的截止饱和截止电流的整流元件——例如TMBS 二极管，然而如此实施整流器的热学设计，使得负二极管优选安置在整流器的热区域上。因为截止饱和电流随温度增大，所以负二极管的截止饱和电流进一步提高并且由此相电压Up_DC可靠地保持小的值。在第三实施例中，pn 二极管与具有与电压无关的截止电流的整流元件——例如 TMBS 二极管组合。在此，根据图1或图2的整流器的负二极管配备TMBS 二极管而正二极管配备传统的pn 二极管。如此选择TMBS 二极管和pn 二极管的截止电流，使得在OV至UB 的范围内对于所有出现的二极管温度TMBS 二极管的截止饱和电流高于pn 二极管的截止电流。这在图5中阐明。在第四实施例中，在根据图2的、包含并联的TMBS 二极管的整流器中，并联的二极管对中的至少一个由pn 二极管和TMBS 二极管的并联电路替代。在此，又如此选择TMBS 二极管和Pn 二极管的并联元件的截止电流，使得在OV至UB的范围内对于所有出现的二极管温度TMBS 二极管的截止饱和电流高于pn 二极管的截止电流。如此设计整流器，使得对于具有并联的Pn 二极管和TMBS 二极管的二极管对选择负二极管并且相应的正二极管具有更低的截止电流。
权利要求
1.整流器装置，尤其是用于发电机的整流器装置，所述整流器装置具有电桥装置，所述电桥装置具有可预给定数量的整流器元件，其特征在于，至少一个整流器元件(D1+-D6-) 是具有至少在一可预给定的区域中与截止电压无关的特征曲线的整流器元件。
2.根据权利要求1所述的整流器装置，其特征在于，所述整流器元件(D1+-D6-)是正二极管和负二极管。
3.根据权利要求2所述的整流器，其特征在于，所述负二极管中的至少一个具有比相应的正二极管更高的截止饱和电流。
4.根据以上权利要求中任一项所述的整流器装置，其特征在于，所述负二极管中的至少一个被置于所述整流器中的温度升高的位置上。
5.根据以上权利要求中任一项所述的整流器装置，其特征在于，至少一个整流器元件 (D1+-D6-)由传统的整流器元件替代。
6.根据以上权利要求中任一项所述的整流器装置，其特征在于，至少一个正二极管由传统的pn 二极管替代。
7.根据以上权利要求中任一项所述的整流器装置，其特征在于，至少一个整流器元件 (D1+-D6-)包含两个整流器元件的并联电路，其中，并联的整流器元件中的至少一个由pn 二极管与具有与截止电压无关的特征曲线的整流器元件的组合构成。
8.根据以上权利要求中任一项所述的整流器装置，其特征在于，TMBS二极管用作具有与截止电压无关的特征曲线的整流器元件(D1+-D6-)。
9.根据以上权利要求中任一项所述的整流器装置，其特征在于，TJBS二极管用作具有与截止电压无关的特征曲线的整流器元件(D1+-D6-)。
10.根据以上权利要求中任一项所述的整流器装置，其特征在于，具有与截止电压无关的特征曲线的整流器元件(D1+-D6-)是通过电子电路实现的。
全文摘要
整流器装置，尤其是用于发电机的整流器装置，所述整流器装置具有电桥装置，所述电桥装置具有可预给定数量的整流器元件，其中，至少一个整流器元件是具有至少在一可预给定的区域中与截止电压无关的特征曲线的整流器元件，并且例如负二极管中的至少一个被置于所述整流器中的温度升高的位置上。
文档编号H01L29/872GK102598496SQ201080034432
公开日2012年7月18日 申请日期2010年6月9日 优先权日2009年8月5日
发明者A·格拉赫, M·沃尔法思 申请人:罗伯特·博世有限公司