整流装置、交流发电机以及电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供防止振荡且防止由噪声施加时的误动作而导致贯通电流流过的自主型同步整流MOSFET的整流装置。整流装置(132)具备：进行同步整流的整流MOSFET(101)；判定电路(103)，其输入整流MOSFET(101)的一对正极主端子TH与负极主端子TL间的电压，并根据输入的电压判定整流MOSFET(101)的导通/截止；以及栅极驱动电路(105)，其根据判定电路(103)的比较信号Vcomp进行整流MOSFET(101)的栅极的导通/截止，且构成为导通整流MOSFET(101)时栅极电压Vgs的升压所需的时间比截止整流MOSFET(101)时栅极电压Vgs的降压所需的时间长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及自主型同步整流MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的整流装置、使用了该整流装置的交流发电机以及电力转换装置。
技术介绍
在汽车中进行发电的交流发电机中，此前使用二极管作为整流元件。二极管虽然廉价，但存在正向压降，损耗大。针对于此，近年来，MOSFET取代二极管开始用作交流发电机用的整流元件。通过对MOSFET进行同步整流，无正向压降而正向电流从0V上升，能够实现损耗小的整流元件。电源装置的交流电力的频率恒定。因此，在使用MOSFET作为电源装置的整流元件的情况下，还能够与时钟同步地进行MOSFET的导通/截止控制。但是，交流发电机的通过线圈产生的交流电力的频率并不恒定。因此，在使用MOSFET作为交流发电机的整流元件的情况下，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，而是需要与其各时刻的频率同步地进行MOSFET的导通/截止控制。因此，可以考虑使用霍尔元件来检测马达的位置来进行MOSFET控制的方式，但是由于需要霍尔元件，所以无法以原样置换现状的整流元件，不得不对交流发电机进行大变更。在专利文献1的权利要求1中记载了：“一种整流器电路，其特征在于，具有阴极端子(K1)、阳极端子(A1)以及设在上述阴极端子与上述阳极端子之间的电子电路，该电子电路包括组装有反向二极管(Inversdiode)(D6)的MOS晶体管(T1)、电容器(C1)以及差动放大器(T2、T3、R1、R2、R3)”。在专利文献1的第0018段中记载了：“如果与整流器电路的阳极端子A1的电位相比，整流器电路的阴极端子K1的电位为正极性，且其电位差超过由齐纳二极管D4所调整的值，则由晶体管T4、T5构成的电流放大级的输入侧的电位上升。由此，MOS晶体管T1的栅极－源极间的电压也上升，在MOS晶体管T1的漏极与源极之间流过电流”。这里，将专利文献1中记载的方式称作自主型(autonomous)。自主型同步整流MOSFET不需要霍尔元件等传感器，控制电路通常也简单，因此能够廉价地构成交流发电机的整流部。在专利文献2的第0013段中记载了：“在导通的过渡期间的前半阶段，电压驱动型元件的栅极电压的上升速度被相对地高速化，在导通的过渡期间的后半阶段，电压驱动型元件的栅极电压的上升速度被相对地低速化。由此，电压驱动型元件导通时的开关特性中的权衡关系得到改善”。作为其效果，在第0029段中记载了：“抑制了晶体管Tr1导通时的漏极电流的浪涌以及漏极电流的振铃现象”。作为专利文献2的课题的振铃现象是指在开关元件的导通和截止的转换时产生的振动。振铃是高速地开关时由电感器、基板的寄生电容等产生的现象。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2011－507468号公报专利文献2：日本特开2012－147591号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题上述自主型同步整流MOSFET具有能够廉价地提供整流元件的优点，但存在下述问题：容易产生重复进行MOSFET导通/截止的误判定的振荡，且由于噪声而容易产生MOSFET导通/截止的误动作。在自主型同步整流MOSFET中，根据MOSFET的源极－漏极间的电压来判定MOSFET导通/截止，而且在MOSFET的内置二极管中也有整流电流流动，当电流在MOSFET中流动的状态和电流在内置二极管中流动的状态转换时，MOSFET的源极－漏极间的电压较大地变动，因此产生了重复进行MOSFET导通/截止的误判定的振荡。此外，由于根据MOSFET的源极－漏极间的电压来判定MOSFET的导通/截止，因此，如果噪声传递至与MOSFET的源极连接的配线或者与漏极连接的配线，则MOSFET的源极－漏极间的电压由于该噪声而变动，MOSFET产生导通/截止的误动作。在交流发电机中使用自主型同步整流MOSFET时，需要在宽大的温度范围、宽大的产出交流电力频率、宽大的输出电流、变动的电池电压这样的条件下，正确地进行自主型控制。在这样宽大的条件下进行同样的自主型控制是困难的。此外，交流发电机的产出交流电力的频率不仅范围宽，而且低至数10Hz～数kHz左右。如果产出交流电力的频率低，则源极－漏极间的电压的时间变化缓慢，导通或截止的转换需要时间，因此容易产生上述振荡。另外，在专利文献2中，如第1实施方式(第0029段以及图3)所记载的那样，公开了如下的结构：“在导通的过渡期间的前半阶段中的栅极电压的上升速度被相对地高速化，在导通的过渡期间的后半阶段中的栅极电压的上升速度被相对地低速化”。因此可以认为：例如假设在截止的过渡期间的前半和后半都构成为快速的结构，则存在前半和后半合并后的导通速度比前半和后半合并后的截止速度慢的情况，因此一眼看去，似乎在该文献中公开了导通MOSFET的栅极的速度比截止其的速度慢的结构。但是，如专利文献2的第0012段所记载的那样，其课题在于：“即使在电压驱动型元件的导通或截止的过渡期间被高速化的情况下，开关特性中的权衡关系也得到改善”。也就是说，专利文献2中记载的专利技术以开关动作高速为前提。如专利文献2的第0006段记载的那样，上述权衡关系是指开关损耗与浪涌的关系以及开关损耗与振铃的关系。通过延缓导通速度所改善的浪涌以及振铃，尤其在开关速度快的情况下成为课题。另外，专利文献2没有公开任何以根据MOSFET的源极－漏极间的电压来判定MOSFET的导通/截止的“自主型”作为构成要素的专利技术。另一方面，本专利技术所解决的振荡抑制，尤其在如用于交流发电机时那样开关速度慢的情况下成为课题。另外，作为本专利技术的目的的振荡抑制和噪声施加时的贯通电流的抑制是由于进行自主型控制而产生的解决课题。因此，应该注意：专利文献2中记载的专利技术并不是以作为本专利技术的目的的振荡抑制和噪声施加时的贯通电流的抑制作为解决课题的专利技术，专利文献2中记载的专利技术与本申请专利技术为根本上不同的专利技术。本专利技术的课题在于提供能防止振荡且防止由噪声施加时的误动作而导致贯通电流流过的自主型同步整流MOSFET的整流装置、使用了该整流装置的交流发电机以及电力转换装置。用于解决课题的手段为了解决上述课题，第1专利技术的整流装置具备：进行同步整流的整流MOSFET；判定电路，其输入上述整流MOSFET的一对主端子间的电压，并根据输入的上述一对主端子间的电压判本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整流装置，其特征在于，具备：进行同步整流的整流MOSFET；判定电路，其输入上述整流MOSFET的一对主端子间的电压，并根据所输入的上述一对主端子间的电压来判定上述整流MOSFET的导通/截止；以及栅极驱动电路，其根据上述判定电路的判定结果进行上述整流MOSFET的栅极的导通/截止，该栅极驱动电路构成为导通上述整流MOSFET时栅极电压的升压所需的时间比截止上述整流MOSFET时栅极电压的降压所需的时间长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.13 JP 2013-2577331.一种整流装置，其特征在于，具备：
进行同步整流的整流MOSFET；
判定电路，其输入上述整流MOSFET的一对主端子间的电压，并根据所
输入的上述一对主端子间的电压来判定上述整流MOSFET的导通/截止；以及
栅极驱动电路，其根据上述判定电路的判定结果进行上述整流MOSFET
的栅极的导通/截止，该栅极驱动电路构成为导通上述整流MOSFET时栅极电
压的升压所需的时间比截止上述整流MOSFET时栅极电压的降压所需的时间
长。
2.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，
上述栅极驱动电路构成为包括第1CMOS缓冲器，该第1CMOS缓冲器具
有高侧MOSFET以及低侧MOSFET，且该第1CMOS缓冲器的输出与上述整
流MOSFET的栅极连接，
上述栅极驱动电路中，导通上述整流MOSFET时流过上述第1CMOS缓
冲器的高侧MOSFET的电流比截止上述整流MOSFET时流过上述第1CMOS
缓冲器的低侧MOSFET的电流小。
3.根据权利要求2所述的整流装置，其特征在于，
上述第1CMOS缓冲器构成为：低侧MOSFET的栅极宽度除以栅极长度
得到的商的2倍比高侧MOSFET的栅极宽度除以栅极长度得到的商大。
4.根据权利要求2所述的整流装置，其特征在于，
上述第1CMOS缓冲器中，与高侧MOSFET串联地、且在导通上述整流
MOSFET的栅极时的电流路径中连接有电阻。
5.根据权利要求2所述的整流装置，其特征在于，
与上述第1CMOS缓冲器的高侧MOSFET串联地、且在导通上述整流
MOSFET的栅极时的电流路径中连接有恒流电路。
6.根据权利要求2所述的整流装置，其特征在于，
在上述第1CMOS缓冲器的输出与上述整流MOSFET的栅极之间并联地
连接有电阻和二极管，
上述二极管按照从上述整流MOSFET的栅极向上述第1CMOS缓冲器的
输出流过电流的方向连接。
7.根据权利要求2所述的整流装置，其特征在于，
上述栅极驱动电路具备第2CMOS缓冲器，该第2CMOS缓冲器的输出与
上述第1CMOS缓冲器的输入连接，
导通上述整流MOSFET时流过上述第2CMOS缓冲器的低侧MOSFET的
电流比截止上述整流MOSFET时流过上述第2CMOS缓冲器的高侧MOSFET
的电流小。
8...

【专利技术属性】
技术研发人员：石丸哲也，恩田航平，坂野顺一，森睦宏，
申请(专利权)人：株式会社日立功率半导体，
类型：发明
国别省市：日本;JP