(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相オールタネータ用の整流器ブリッジにおいて、
前記整流器ブリッジは、複数のダイオードを有しており、
前記整流器ブリッジでは特性の異なる２つのダイオードの並列回路が接続されており、
前記特性の異なる２つのダイオードの特性は、前記整流器ブリッジの出力側で取り出される電圧または取り出される電流のリップル特性が最小であるように選択される
ことを特徴とする整流器ブリッジ。
【請求項２】
前記２つのダイオードが少なくとも相異している特性は、スイッチング時間、もしくはリバースリカバリースイッチング時間（ｔｒｒ）および／または電流密度および／またはチップ面積および／またはチップ厚さおよび／または降伏電圧（ＺＵ）および／または内部抵抗（ＲＩ）および／またはバルク抵抗である
請求項１記載の整流器ブリッジ。
【請求項３】
前記ダイオードはツェナーダイオードである
請求項１または２記載の整流器ブリッジ。
【請求項４】
前記特性の異なる２つのダイオードは異なっているスイッチング時間もしくは異なっているリバースリカバリースイッチング時間（ｔｒｒ）を有している
請求項１記載の整流器ブリッジ。
【請求項５】
異なっているリバースリカバリースイッチング時間は異なっている降伏電圧を有するダイオードの使用によって実現される
請求項４記載の整流器ブリッジ。
【請求項６】
前記特性の異なる２つのダイオードの一方は１８Ｖないし５０Ｖのツェナー電圧領域にありかつ他方は１００Ｖないし８００Ｖのツェナー電圧領域にある
請求項５記載の整流器ブリッジ。
【請求項７】
前記特性の異なる２つのダイオ―ドの電流密度が異なることは、異なっているチップ面積および／またはチップ厚さおよび／または降伏電圧および／またはバルク抵抗によって実現される
請求項２記載の整流器ブリッジ。
【請求項８】
整流器ブリッジには１２個のダイオードが使用され、
それぞれ特性の異なる２つのダイオードの並列回路が並列接続されている
請求項１から７までのいずれか１項記載の整流器ブリッジ。
【請求項９】
１２個のダイオードを有する整流器ブリッジにおいて、プラス側に接続されたダイオードの並列回路またはマイナス側に接続されたダイオードの並列回路のいずれか一方だけが特性の異なる２つのダイオードの並列接続からなる
請求項１から７までのいずれか１項記載の整流器ブリッジ。
【請求項１０】
１２個のダイオードを有する整流器ブリッジにおいて、第１の特性を有する４つのダイオードおよび第２の特性を有する８つのダイオードが使用される
請求項１から７までのいずれか１項記載の整流器ブリッジ。
【請求項１１】
整流器ブリッジは９つのダイオードを有し、
プラス側に接続されたダイオードの並列回路またはマイナス側に接続されたダイオードの並列回路のいずれか一方だけが特性の異なる２つのダイオードの並列接続からなる
請求項１から７までのいずれか１項記載の整流器ブリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来の技術
自動車のオールタネータの整流器は通例、ブリッジとして接続形成されている６つのシリコンダイオードを備えている。この整流器コンフィギュレーションすべてに対して特徴的なのは、それが普通は高阻止型ダイオード、すなわち電圧制限機能のないダイオードかまたはツェナーダイオード、すなわち電圧制限機能のついたダイオードだけを備えていることである。従ってその場合にはそれぞれ、同形式の半導体ダイオードだけが使用される。例外は、ダイオードの付加的な対がオールタネータ固定子巻線のスター点に接続されている整流器である。スター点ダイオードはこの場合コストの理由からしばしば、高阻止型ダイオードとして実現されているが、相ダイオードはツェナーダイオードとして実現されている。
【０００２】
７，８，１２，１４またはそれ以上の数のダイオードを有する整流器も使用されている。例えば、特別に高い温度または電流要求が充足されるべきであれば、ダイオードの数は６から１２に２倍化される。その場合ダイオードの接続形成は、２つのダイオードが並列接続されるようにする。
【０００３】
整流された信号、すなわちオールタネータ電流またはオールタネータ電圧の高さは、種々様々な作用ファクターに依存している特徴的な変化を示している。この変化はオールタネータリップル特性と称される。オールタネータリップル特性の主な原因となるのはダイオードのいわゆるリバース・リカバリー時間ｔｒｒである。その際リバース・リカバリー時間ｔｒｒは一種のスイッチング時間である。
【０００４】
従来のオールタネータが高い回転数および大きな電流において作動されると、電圧もしくは電流リップル特性は著しく上昇する。その理由はスイッチングすべき電流側縁もしくは勾配ｄＩＦ／ｄｔが増加するからである。
【０００５】
発明の利点
本発明の整流器ブリッジは、回転数が高くかつ電流が大きい場合にも、電圧もしくは電流リップル特性が最小であるので、ダイオードを用いた本発明の整流器ブリッジを高い電力を有するオールタネータにも使用することができるという利点を有している。
【０００６】
この利点は、請求項１に記載の３相オールタネータ用の整流器ブリッジにおいて、
前記整流器ブリッジは、複数のダイオードを有しており、
前記整流器ブリッジでは特性の異なる２つのダイオードの並列回路が接続されており、
前記特性の異なる２つのダイオードの特性は、前記整流器ブリッジの出力側で取り出される電圧または取り出される電流のリップル特性が最小であるように選択されることを特徴とする整流器ブリッジによって実現される。
【０００７】
別の有利な実施形態は従属請求項に記載されている構成によって実現される。
【０００８】
本発明では、非常に高い電流において機能可能な状態を維持できるようにしたい整流器装置において使用されるダイオードの数を２倍にし、それぞれ２つのダイオードを並列接続し、しかも並列接続されたダイオードとしてそれぞれ異なっている特性を有するダイオードを使用することによって、電圧もしくは電流リップル特性を最小にすることができる。
【０００９】
使用される２つのダイオードが相異している特性は有利には、スイッチング時間、もしくはリバースリカバリースイッチング時間（ｔｒｒ）および／または電流密度および／またはチップ面積および／またはチップ厚さおよび／または降伏電圧（ＺＵ）および／または内部抵抗（ＲＩ）および／またはバルク抵抗である。その際有利な特性を有するダイオードの組み合わせは要求に応じて選択可能である。６個のダイオードを有する整流器ブリッジに対しても１２個のダイオードを有する整流器ブリッジに対しても、少なくとも１つの特性において相異しているダイオードの別の組み合わせも考えられる。
【００１０】
図面
本発明の実施例は図面に示されておりかつ以下の説明において詳細に説明する。
【００１１】
詳細には図１は種々異なっているダイオードを有する整流器ブリッジの本発明の実施例を示し、図２は遮断過程の期間の基本的なダイオード電流経過を時間に関して示している。
【００１２】
説明
図１には整流器ブリッジに対する実施例が示されている。この整流器ブリッジは、プラス側に接続された６つのダイオードＰＤおよびマイナス側に接続された６つのダイオードＭＤを有する、つまり全部で１２個のダイオードを有しており、その際ダイオードＤ１１ないしＤ１６（Ｄ１）は少なくとも１つの特性においてＤ２１ないしＤ２６（Ｄ２）とは相異している。ダイオードは実施例によればツェナーダイオードであるが、一般に適当な整流器エレメントを使用することができる。異なっている特性を有する２つのダイオード、例えばダイオードＤ１およびダイオードＤ１１はそれぞれ並列に接続されている。
【００１３】
整流器ブリッジは接続端子Ａ１，Ａ２，Ａ３を介してオールタネータＧに接続可能であり、その際これらの接続端子を介して基本的には整流された信号、つまり電圧または電流を供給することができる。接続端子Ａ４およびＡ５には整流された信号が生じる。接続端子Ａ５は通例、アースに接続されている。
【００１４】
予め定めることができるダイオードの並列接続により、図１に図示の整流器ブリッジは、非常に高い電流を有するオールタネータに使用されるのに適しておりかつ大きな回転数においてもオールタネータから送出される高い電力を更に処理しもしくはオールタネータ電圧またはオールタネータ電流を整流することができる。
【００１５】
ダイオードＤ１およびＤ２もしくはＤ１１ないしＤ１６およびＤ２１ないしＤ２６は少なくとも１つの特性において、場合によっては特性の組み合わせにおいても相互に異なっており、その際これら単数または複数の特性はスイッチング時間、もしくはリバースリカバリースイッチング時間（ｔｒｒ）および／または電流密度および／またはチップ面積および／またはチップ厚さおよび／または降伏電圧（ＵＺ）および／または内部抵抗（Ｒ１）および／またはバルク抵抗である。
【００１６】
図１に図示の実施例の他に、ダイオードまたは整流器エレメントの別の組み合わせも可能である。例えば「下側の」、すなわちマイナス側に接続されたダイオードは１つの型のダイオードからのみ構成することができる。その場合ダイオードＭＤをすべて同じ形式のものを使用し、一方プラス側に接続されたダイオードＰＤはＤ１およびＤ２において異なっている。逆の解決法も可能である。
【００１７】
別の実施形態によれば、１つまたは２つの相においてだけ特性の異なるダイオード形式もしくはダイオードを使用するようにしている。別の実施形態は９つのダイオード、例えば上述の仕方でプラス側に並列接続されている６つのダイオードおよびマイナス側に接続された３つのダイオードＭＤを有していることができる。
【００１８】
図２に遮断過程の期間の、ダイオード電流ＩＦの基本的な経過が時間ｔに関して示されている。その際、勾配ｄＩＦ／ｄｔを有する高いダイオード電流ＩＦのスイッチングの際に阻止方向に極性付けられるまでの流れの移行の時点で所定の時間の間、すなわちリバースリカバリー時間ｔｒｒの間電流は逆方向Ｉｒに流れることが読み取れる。というのはまず、ダイオードの少数キャリアが空乏化または滅勢されなければならないからであり、ここでＱＬａｄｕｎｇｓｔｒａｇｅｒ＝ｆ（ＩＧ，ＴＣＨＩＰ）が成り立つ。リバースリカバリー時間ｔｒｒは時間区間ｔ１および時間区間ｔ２に分けることができる。
【００１９】
第２の時間区間における電流消滅は非常に急激であり、すなわち最大の逆方向電流Ｉｒｍａｘにおける電流変化ｄＩｒ／ｄｔ（Ｉｒｍａｘ）は非常に大きい。その際Ｉｒｍａｘは逆方向電流転換点を表している。上に説明した条件の結果として、僅かなソフトファクターだけが得られることになる。ソフトファクターを示すものは関係ｓ＝ｔ２／ｔ１である。
【００２０】
生じる電圧リップル特性はΔＵｇ＝ＬＢＮ＊ｄＩｒ／ｄｔｍａｘによって見積もることができ、ここで次のことが成り立つ：
ｔｍａｘ：最大の電流変化ｄＩｒ／ｄｔの時点は概して、最大の逆方向電流の時点と一致する。
ＬＢＮ：車載電源インダクタンス。
【００２１】
異なっているリバースリカバリー時間を有するダイオードが適当に並列接続されると、電流消滅を比較的ソフトに、すなわち比較的僅かなｄＩｒ／ｄｔｍａｘによって調整設定することができる。このことは整流される電圧、ひいては整流される電流のリップ特性が最小になることで表される。従って本発明によれば所定のダイオードの使用によりリップル特性を最小にすることができる。
【００２２】
本発明によれば高いソフトファクターｓ１を有するダイオードＤ１およびソフトなソフトファクターｓ２を有するダイオードＤ２が並列接続される。ダイオードＤ２より例えば２０％ないし４０％だけ僅かな電流密度を有するダイオードＤ１が作動されると、ダイオードは異なった時点で逆電流転換点に達する。このことで全体としてソフトなスイッチング、すなわち全体装置の一層大きなソフトファクターが得られることになる。
【００２３】
多数のダイオードを有する整流器装置に使用されるとすれば、整流器装置は、予め定めることができる箇所に異なった特性を有するダイオードの並列回路が挿入されるように実現することができる。この場合ダイオードの選択は得ようとする効果を考慮して行われなければならない。自動車のハイパワーオールタネータにおける整流器ブリッジとして適用するのが有利である。
【００２４】
要約すると本発明では、異なったリバースリカバリー特性および／または異なった電流密度を有するダイオードの並列回路によりオールタネータリップル特性を最小にすることができる。異なっているリバースリカバリー特性を得るために、異なっている降伏電圧を有するダイオードを使用することができかつ例えば１８Ｖないし５０Ｖのツェナー電圧領域にある半導体ダイオードを１００Ｖないし８００Ｖのツェナー電圧領域にあるダイオードと組み合わせることができる。異なっている電流密度は異なっているチップ面積および／または異なっているチップ厚さおよび／または半導体の異なっているバルク抵抗によって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】種々異なっている整流器エレメントを有する整流器ブリッジの本発明の実施例
【図２】遮断過程の期間の、時間に関する基本的なダイオード電流経過
【図１】
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【図２】
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