[发明专利]整流器、使用该整流器的交流发电机以及电源

说明书

本发明涉及整流器、使用其的交流发电机以及电源。即使对同步整流MOSFET的漏极施加高电压也能进行正常的整流动作。整流器具备：整流MOSFET，其进行整流；以及控制电路，其包括在非反转输入端子IN+上连接整流MOSFET的漏极、并在反转输入端子IN－上连接源极的比较器，通过比较器的输出来控制整流MOSFET的导通和截止。控制电路具备：截断MOSFET，其在整流MOSFET的漏极与比较器的非反转输入端子IN+之间进行截断；以及截断控制电路，其在整流MOSFET的漏极的电压为第一预定电压以上时使截断MOSFET截止，而使整流MOSFET的漏极与比较器的非反转输入端子IN+之间电截断。

技术领域

本发明涉及一种自主型同步整流MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的整流器、使用该整流器的交流发电机以及电源。

背景技术

在汽车中进行发电的交流发电机中，作为整流元件目前使用二极管。虽说二极管廉价，但是产生正向电压下降而损耗大。对于此，近年来，代替二极管而开始使用MOSFET作为交流发电机用整流元件。通过对MOSFET进行同步整流，能够实现无正向电压下降，而从0V起正向电流上升且损耗小的整流元件。

作为进行交流发电机的同步整流MOSFET的导通和截止控制的方法，已知一种使用霍尔元件来检测电动机的位置而进行MOSFET控制的方法。在此，将通过这种霍尔元件等从外部输入信号而进行控制的方法，称为外部控制型。外部控制型同步整流MOSFET需要使用霍尔元件等传感器，并在控制电路中需要进行复杂的控制，因此交流发电机的整流部变得昂贵。

在专利文献1的摘要的课题中记载了“提供一种阻隔(停止)泄漏电流的晶体管的控制器件。”，在解决手段中记载了“为了根据输出控制信号来控制晶体管的栅极，具备放大器件(15)，该放大器件(15)具有连接于晶体管的漏极并作为整体而形成第一连接的第一输入、以及连接于晶体管的源极并作为整体而形成第二连接的第二输入，并且，为了防止泄漏电流流过第一连接，具备具有被串联地插入于放大器件(15)的第一连接中的至少一个开关元件(T1)的至少一个保护器件、以及构成为为了控制晶体管而产生调节电压并在第一连接和第二连接中存在相同数量的半导体接合部的发生器件。能够应用于电池的充电器件。”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2009-524403号公报

发明内容

发明要解决的课题

在根据同步整流MOSFET的源极和漏极间的电压来判断MOSFET的导通和截止的比较器中，存在由双极晶体管构成的双极型以及由MOSFET构成的C-MOS(Complementary MOS：互补金属氧化物半导体)型。当使用C-MOS型时，虽说无法减小输入偏离电压，但能够减小消耗电流。如果能够减小比较器的消耗电流则控制电路的消耗电流变小，并且能够减小向控制电路供给电源电压的电容器的电容和尺寸。

在对于比较器使用C-MOS型的情况下，比较器的输入端子连接于构成比较器的MOSFET的栅极。比较器的两个输入端子在比较器的内部连接于构成比较器的MOSFET的栅极，并在比较器的外部分别连接于同步整流MOSFET的源极和漏极。对同步整流MOSFET的漏极施加与交流发电机连接的电池的高电压，该高电压被施加到连接了比较器的输入端子的MOSFET的栅极。当对MOSFET的栅极施加高电压时，使栅极绝缘膜引起HCI(Hot CarrierInjection：热载流子注入)、TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown：时间相关的电介质击穿)、PBTI(Positive Bias Temperature Instability：正偏置温度不稳定)等劣化现象，会使MOSFET的阈值电压变动。

图16的(a)、(b)是用于说明HCI中的劣化现象的MOSFET的截面图。