JPH06351171A - 自動車に使用する三相オルタネータ用保護装置 - Google Patents
自動車に使用する三相オルタネータ用保護装置Info
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- JPH06351171A JPH06351171A JP6092906A JP9290694A JPH06351171A JP H06351171 A JPH06351171 A JP H06351171A JP 6092906 A JP6092906 A JP 6092906A JP 9290694 A JP9290694 A JP 9290694A JP H06351171 A JPH06351171 A JP H06351171A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
- H01L27/0814—Diodes only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
- H02H7/067—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors on occurrence of a load dump
-
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- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
- H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車に使用される三相オルタネータ用保護
装置を開示する。 【構成】 三相オルタネータ用保護装置は整流ブリッジ
を内蔵している。3つのショックレーダイオード(1
1,12,13)はショックレーダイオードの一番目の
極性の3つの電極とアバランシュダイオード(15)の
反対極性の電極を通し、出力端子(S+ )に接続されて
いる共通端子に連結されているが、この出力端子は整流
器の一番目の極性を有している。ショックレーダイオー
ドの二番目の各電極はオルタネータの各出力(S1,S
2,S3)に接続され、アバランシュダイオードの二番
目の端子は整流器の二番目の出力端子(S- )に接続さ
れている。
装置を開示する。 【構成】 三相オルタネータ用保護装置は整流ブリッジ
を内蔵している。3つのショックレーダイオード(1
1,12,13)はショックレーダイオードの一番目の
極性の3つの電極とアバランシュダイオード(15)の
反対極性の電極を通し、出力端子(S+ )に接続されて
いる共通端子に連結されているが、この出力端子は整流
器の一番目の極性を有している。ショックレーダイオー
ドの二番目の各電極はオルタネータの各出力(S1,S
2,S3)に接続され、アバランシュダイオードの二番
目の端子は整流器の二番目の出力端子(S- )に接続さ
れている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は三相オルタネータ、よ
り詳細には自動車のバッテリーを充電するために利用す
る三相オルタネータに関する。
り詳細には自動車のバッテリーを充電するために利用す
る三相オルタネータに関する。
【0002】
【従来の技術】図1は自動車のバッテリーを充電するた
めに使用する三相オルタネータの一般的な概略図を示し
ている。このオルタネータは端子の一方が連結されてい
る誘導巻線L1,L2,L3と誘導コイルLとを有して
いる。誘導コイルL内の電流は図示していない負荷の電
流を決定する調整器により定められている。オルタネー
タの出力端子S1,S2,S3はダイオードd1,d
2,d3を通して調整器の一番目の入力に、更に整流ブ
リッジを通して端子S+ ,S- に接続されているが、こ
の端子S+ ,S- は自動車のバッテリーBの正極および
負極端子であり自動車の種々の負荷回路に接続されてい
る。整流器には陽極からオルタネータの出力S1,S
2,S3に接続され、共通な陰極から(スイッチキーに
より切断されるスイッチを通して)端子S+ に接続され
ているダイオードD1,D2,D3があり、更に陰極か
ら出力S1,S2,S3に接続され共通な陽極から端子
S- に接続されているダイオードD4,D5,D6があ
る。
めに使用する三相オルタネータの一般的な概略図を示し
ている。このオルタネータは端子の一方が連結されてい
る誘導巻線L1,L2,L3と誘導コイルLとを有して
いる。誘導コイルL内の電流は図示していない負荷の電
流を決定する調整器により定められている。オルタネー
タの出力端子S1,S2,S3はダイオードd1,d
2,d3を通して調整器の一番目の入力に、更に整流ブ
リッジを通して端子S+ ,S- に接続されているが、こ
の端子S+ ,S- は自動車のバッテリーBの正極および
負極端子であり自動車の種々の負荷回路に接続されてい
る。整流器には陽極からオルタネータの出力S1,S
2,S3に接続され、共通な陰極から(スイッチキーに
より切断されるスイッチを通して)端子S+ に接続され
ているダイオードD1,D2,D3があり、更に陰極か
ら出力S1,S2,S3に接続され共通な陽極から端子
S- に接続されているダイオードD4,D5,D6があ
る。
【0003】負荷インジケータ2は絶縁ダイオード3を
通し端子S+ と調整器の正側電源の間に接続されてい
る。インジケータ2は調整器にかかる電圧がバッテリー
の電圧より低くなる時、すなわち障害時つまり接触が正
しいにも拘らずモータが動作しない時点灯する。
通し端子S+ と調整器の正側電源の間に接続されてい
る。インジケータ2は調整器にかかる電圧がバッテリー
の電圧より低くなる時、すなわち障害時つまり接触が正
しいにも拘らずモータが動作しない時点灯する。
【0004】調整器はオルタネータに加えられた電力を
所要の電力になるように調整する働きをしている。しか
し、端子S+ ,S- にかかる所要の電圧が例えばバッテ
リーのクリップの接触が不良になったことにより、また
は車両の電灯が切断されたことにより急に低下すると調
整器はすぐに動作せずに、例えばほぼ数100msec
の間端子S1,S2,S3にかかる電圧、すなわち端子
S+ 、S- にかかる電圧は急に増加する。実際にはオル
タネータから出る電源は電流が急に低下しても変化しな
い。この種のサージ電圧は一般に“ロードダンプ(負荷
遮断)”と呼ばれている。従来の自動車用装置の場合、
この現象は大きな問題でなかった。しかし、最近では自
動車に使用される電力が増大しており、更に集積回路の
形で多数のアクティブ電子部品の採用が増加しつつあ
る。このような集積回路は過電圧現象およびロードダン
プに関連した瞬間的な過電圧に非常に敏感であるが、こ
の過電圧は約100ボルトにも到達し調整器の他に車両
に搭載された電子部品を破壊する。
所要の電力になるように調整する働きをしている。しか
し、端子S+ ,S- にかかる所要の電圧が例えばバッテ
リーのクリップの接触が不良になったことにより、また
は車両の電灯が切断されたことにより急に低下すると調
整器はすぐに動作せずに、例えばほぼ数100msec
の間端子S1,S2,S3にかかる電圧、すなわち端子
S+ 、S- にかかる電圧は急に増加する。実際にはオル
タネータから出る電源は電流が急に低下しても変化しな
い。この種のサージ電圧は一般に“ロードダンプ(負荷
遮断)”と呼ばれている。従来の自動車用装置の場合、
この現象は大きな問題でなかった。しかし、最近では自
動車に使用される電力が増大しており、更に集積回路の
形で多数のアクティブ電子部品の採用が増加しつつあ
る。このような集積回路は過電圧現象およびロードダン
プに関連した瞬間的な過電圧に非常に敏感であるが、こ
の過電圧は約100ボルトにも到達し調整器の他に車両
に搭載された電子部品を破壊する。
【0005】種々の解決策がこの問題を解決するため従
来の技術により提案されている。
来の技術により提案されている。
【0006】図2に示す一番目の周知の解決策はダイオ
ードD1−D6のそれぞれをバッテリーBにかかる電圧
の最大値よりも高い降伏電圧を有するアバランシュダイ
オードZ1−Z6に置き換えることである。安定性を得
るためこの降伏電圧のスレショルドはバッテリーの電圧
より高く選ぶ必要がある。バッテリーが12ボルトの場
合、降伏電圧のスレショルドは一般的にほぼ30ボルト
に選択される。端子S1,S2,S3のいずれかに発生
する過電圧はいずれかの電圧でクリップされる。
ードD1−D6のそれぞれをバッテリーBにかかる電圧
の最大値よりも高い降伏電圧を有するアバランシュダイ
オードZ1−Z6に置き換えることである。安定性を得
るためこの降伏電圧のスレショルドはバッテリーの電圧
より高く選ぶ必要がある。バッテリーが12ボルトの場
合、降伏電圧のスレショルドは一般的にほぼ30ボルト
に選択される。端子S1,S2,S3のいずれかに発生
する過電圧はいずれかの電圧でクリップされる。
【0007】図3に示す二番目の従来の解決策はアバラ
ンシュダイオードZをバッテリーBと並列に置くことで
ある。このアバランシュダオイードはクリッピング降伏
電圧のスレショルドがほぼ30ボルトである。
ンシュダイオードZをバッテリーBと並列に置くことで
ある。このアバランシュダオイードはクリッピング降伏
電圧のスレショルドがほぼ30ボルトである。
【0008】クリッピングダイオードを使用したこれら
の2つの解決策の大きな欠点は、エネルギーがロードダ
ンプ段階の間にかなり高く(ほぼ100ジュール)、急
に遮断される負荷のエネルギーに相当していることによ
るエネルギーの消費の問題である。このエネルギーは大
電流が流れるクリッピングダイオードに消費されてい
る。このようなことにより、大型のダイオードを使用す
ること、および/またはいくつかのダイオードを並列に
使用すること、および他のパワー消費ヒートシンクをこ
れらのダイオードと関連させることが必要である。この
ようにこれらの解決策には特別に取付けられるケースを
有した表面の大きな部品を使用することが必要となる。
の2つの解決策の大きな欠点は、エネルギーがロードダ
ンプ段階の間にかなり高く(ほぼ100ジュール)、急
に遮断される負荷のエネルギーに相当していることによ
るエネルギーの消費の問題である。このエネルギーは大
電流が流れるクリッピングダイオードに消費されてい
る。このようなことにより、大型のダイオードを使用す
ること、および/またはいくつかのダイオードを並列に
使用すること、および他のパワー消費ヒートシンクをこ
れらのダイオードと関連させることが必要である。この
ようにこれらの解決策には特別に取付けられるケースを
有した表面の大きな部品を使用することが必要となる。
【0009】三番目のアプローチは米国特許第3488
560号に記載されている。この特許の図2はここに載
せた図4を変形して描いており図1から図3と比較でき
る図にしている。この三番目の解決策において、ロード
ダンプ保護回路は3つのサイリスタT1,T2,T3に
より構成されているが、これらのサイリスタはオルタネ
ータの各出力S1,S2,S3と端子S- との間に接続
されている。サイリスタT1,T2,T3のゲートは抵
抗を通してアバランシュダイオード5の陽極に接続され
ており、アバランシュダイオードの陰極は端子S+ に接
続されている。
560号に記載されている。この特許の図2はここに載
せた図4を変形して描いており図1から図3と比較でき
る図にしている。この三番目の解決策において、ロード
ダンプ保護回路は3つのサイリスタT1,T2,T3に
より構成されているが、これらのサイリスタはオルタネ
ータの各出力S1,S2,S3と端子S- との間に接続
されている。サイリスタT1,T2,T3のゲートは抵
抗を通してアバランシュダイオード5の陽極に接続され
ており、アバランシュダイオードの陰極は端子S+ に接
続されている。
【0010】ロードダンプが生ずることにより、端子S
+ とS- の間の電圧は急激に増加する。この電圧の増加
によりダイオード5はアバランシュモードとなり、電流
がサイリスタT1,T2,T3のゲートを通して流れ
る。所定の時間に端子S1,S2,S3の中で最も高い
正の電圧の端子に接続された陽極を有するサイリスタは
導通を開始し、過電圧はダイオードD4,D5,D6の
少なくとも1つにより他の巻線に入る。その後、サイリ
スタは陽極が正の電圧に接続されていなければ導通を停
止し、更に過電圧が停止すると保護装置が閉じる。他
方、サイリスタT1,T2,T3の中の他のサイリスタ
(このサイリスタは最も正の電圧の高い端子S1,S
2,S3に接続されている)は前のサイリスタと動作を
交替する。
+ とS- の間の電圧は急激に増加する。この電圧の増加
によりダイオード5はアバランシュモードとなり、電流
がサイリスタT1,T2,T3のゲートを通して流れ
る。所定の時間に端子S1,S2,S3の中で最も高い
正の電圧の端子に接続された陽極を有するサイリスタは
導通を開始し、過電圧はダイオードD4,D5,D6の
少なくとも1つにより他の巻線に入る。その後、サイリ
スタは陽極が正の電圧に接続されていなければ導通を停
止し、更に過電圧が停止すると保護装置が閉じる。他
方、サイリスタT1,T2,T3の中の他のサイリスタ
(このサイリスタは最も正の電圧の高い端子S1,S
2,S3に接続されている)は前のサイリスタと動作を
交替する。
【0011】この三番目のアプローチの利点はサイリス
タが導通状態の時端子での電圧降下が非常に小さいサイ
リスタを使用できることであり、エネルギーの消費が少
なく更に部品の寸法が小さく、これらの部品はヒートシ
ンクの上に取付ける必要がないことである。
タが導通状態の時端子での電圧降下が非常に小さいサイ
リスタを使用できることであり、エネルギーの消費が少
なく更に部品の寸法が小さく、これらの部品はヒートシ
ンクの上に取付ける必要がないことである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この三番目の
アプローチには2つの大きな欠点がある。
アプローチには2つの大きな欠点がある。
【0013】このアプローチの一番目の欠点は製造の複
雑性であり、多数の部品を、すなわち3つのサイリスタ
T1,T2,T3を一体化する少なくとも1つの一番目
の部品と、ダイオード5に対応した二番目の部品と、更
に必要に応じて抵抗用の付加部品とを使用し接続する必
要性があることである。
雑性であり、多数の部品を、すなわち3つのサイリスタ
T1,T2,T3を一体化する少なくとも1つの一番目
の部品と、ダイオード5に対応した二番目の部品と、更
に必要に応じて抵抗用の付加部品とを使用し接続する必
要性があることである。
【0014】二番目の欠点はこのアプローチが大きな過
電圧に対し調整器を保護しないことであり、この場合こ
の保護装置により回路の動作が駄目になる。実際、ロー
ドダンプの問題に拘らず、車両の電子回路網は例えば点
火コイルとスパークプラグの間の点火から、または負荷
の変化から多くの変動を生ずる。これらの現象により3
00ボルトにも達する短いパルス(数マイクロセカン
ド)を発生する。このような寄生的なエネルギーパルス
はエネルギーが十分あり自動車に搭載された部品にダメ
ージを与え、更にダイオード3とインジケータ2を通し
て調整器に伝えられ調整器の電子回路にダメージを与え
る。このような過電圧はダイオードD1,D2,D3が
過電圧を阻止する図4の回路ではクリップされず、サイ
リスタT1,T2,T3により取り除かれない。更に直
列抵抗が高いためこれらの過電圧はダイオード5および
サイリスタT1,T2,T3のゲートカソードのパスに
より取り除くことができない。
電圧に対し調整器を保護しないことであり、この場合こ
の保護装置により回路の動作が駄目になる。実際、ロー
ドダンプの問題に拘らず、車両の電子回路網は例えば点
火コイルとスパークプラグの間の点火から、または負荷
の変化から多くの変動を生ずる。これらの現象により3
00ボルトにも達する短いパルス(数マイクロセカン
ド)を発生する。このような寄生的なエネルギーパルス
はエネルギーが十分あり自動車に搭載された部品にダメ
ージを与え、更にダイオード3とインジケータ2を通し
て調整器に伝えられ調整器の電子回路にダメージを与え
る。このような過電圧はダイオードD1,D2,D3が
過電圧を阻止する図4の回路ではクリップされず、サイ
リスタT1,T2,T3により取り除かれない。更に直
列抵抗が高いためこれらの過電圧はダイオード5および
サイリスタT1,T2,T3のゲートカソードのパスに
より取り除くことができない。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は自動車
に搭載された部品により生ずるロードダンプ現象および
過電圧に対する保護回路を与えることであり、この保護
回路は保護期間のエネルギー消費が小さく、モノリシッ
クタイプの部品で構成されている。
に搭載された部品により生ずるロードダンプ現象および
過電圧に対する保護回路を与えることであり、この保護
回路は保護期間のエネルギー消費が小さく、モノリシッ
クタイプの部品で構成されている。
【0016】この発明の他の目的は車両の部品から生ず
るロードダンプおよび過電圧に対し車両のオルタネータ
を保護する単独の部品を与えることである。
るロードダンプおよび過電圧に対し車両のオルタネータ
を保護する単独の部品を与えることである。
【0017】これらの目的を達成するため、この発明で
は3つのショックレーダイオードとアバランシュダイオ
ードを含み整流ブリッジを内蔵した三相オルタネータ用
保護装置を提示している。ショックレーダイオードの一
番目の極性に対する3つの電極はアバランシュダイオー
ドの反対電極を有する電極により共通端子に連結されて
いるが、この共通端子は整流器の一番目の極性を有する
出力端子に接続されている。ショックレーダイオードの
二番目の電極はオルタネータに接続されており、更にア
バランシュダイオードの二番目のダイオードは整流器の
二番目の出力端子に接続されている。
は3つのショックレーダイオードとアバランシュダイオ
ードを含み整流ブリッジを内蔵した三相オルタネータ用
保護装置を提示している。ショックレーダイオードの一
番目の極性に対する3つの電極はアバランシュダイオー
ドの反対電極を有する電極により共通端子に連結されて
いるが、この共通端子は整流器の一番目の極性を有する
出力端子に接続されている。ショックレーダイオードの
二番目の電極はオルタネータに接続されており、更にア
バランシュダイオードの二番目のダイオードは整流器の
二番目の出力端子に接続されている。
【0018】この発明の実施態様によれば、アバランシ
ュダイオードの一番目の端子はアバランシュダイオード
がアバランシュモードの時順方向導通であるダイオード
を通し共通端子に接続されている。
ュダイオードの一番目の端子はアバランシュダイオード
がアバランシュモードの時順方向導通であるダイオード
を通し共通端子に接続されている。
【0019】この発明の範囲の1つによれば、この保護
装置は一番目の導電率の層により構成され二番目の導電
率の層でコーティングされている基板内に形成されてお
り、一番目の導電率の4つの井戸を含んでいるが、これ
らの井戸は二番目の導電率の層の中に形成されており、
更に次のものを含んでいる;3つの井戸の中に形成され
た二番目の導電率の領域;4つの井戸に対し露出表面を
コーティングしている前方表面のメタリゼーション;一
番目の導電率の層をコーティングしている後方表面のメ
タリゼーション;これにより後方表面のメタリゼーショ
ンは共通端子に対応しており前方表面のメタリゼーショ
ンはショックレーダイオードおよびアバランシュダイオ
ードの他の電極にそれぞれ対応している。
装置は一番目の導電率の層により構成され二番目の導電
率の層でコーティングされている基板内に形成されてお
り、一番目の導電率の4つの井戸を含んでいるが、これ
らの井戸は二番目の導電率の層の中に形成されており、
更に次のものを含んでいる;3つの井戸の中に形成され
た二番目の導電率の領域;4つの井戸に対し露出表面を
コーティングしている前方表面のメタリゼーション;一
番目の導電率の層をコーティングしている後方表面のメ
タリゼーション;これにより後方表面のメタリゼーショ
ンは共通端子に対応しており前方表面のメタリゼーショ
ンはショックレーダイオードおよびアバランシュダイオ
ードの他の電極にそれぞれ対応している。
【0020】この発明の実施態様によれば、4つの井戸
のドーピングのレベルは同じである。
のドーピングのレベルは同じである。
【0021】この発明の実施態様によれば、アバランシ
ュダイオードに対する井戸は他の井戸より大きさが小さ
い。
ュダイオードに対する井戸は他の井戸より大きさが小さ
い。
【0022】
【実施例】この発明はオルタネータを充電するバッテリ
ーの保護回路を解析することに基づいており、更に前述
の目的を達成する回路の変形および組合せに基づいてい
る。
ーの保護回路を解析することに基づいており、更に前述
の目的を達成する回路の変形および組合せに基づいてい
る。
【0023】より詳細には、この発明はロードダンプに
対するメインの保護回路としてサイリスタのようにブレ
ークオーバー特性を有する保護装置を提示することを目
的としており、この装置が導通状態になると端子にかか
る電圧低下は非常に低い。しかし、従来の技術によるサ
イリスタではかなり複雑な回路を使用していたが、この
発明ではこれらのサイリスタをショックレーダイオード
すなわちゲートレスサイリスタに置き換えており、これ
らのショックレーダイオードは導電率がそれぞれ異なる
4つの半導体層を有している。
対するメインの保護回路としてサイリスタのようにブレ
ークオーバー特性を有する保護装置を提示することを目
的としており、この装置が導通状態になると端子にかか
る電圧低下は非常に低い。しかし、従来の技術によるサ
イリスタではかなり複雑な回路を使用していたが、この
発明ではこれらのサイリスタをショックレーダイオード
すなわちゲートレスサイリスタに置き換えており、これ
らのショックレーダイオードは導電率がそれぞれ異なる
4つの半導体層を有している。
【0024】図5の実施態様において、ショックレーダ
イオード11,12,13は端子S+ とオルタネータの
それぞれの端子S1,S2,S3の間に置かれている。
ダイオード11,12,13の陽極はそれ故共通であり
端子S+ に接続されている。
イオード11,12,13は端子S+ とオルタネータの
それぞれの端子S1,S2,S3の間に置かれている。
ダイオード11,12,13の陽極はそれ故共通であり
端子S+ に接続されている。
【0025】既に周知なように、ショックレーダイオー
ドの陽極と陰極の間の電圧が正方向に増加すると、これ
らの素子の電流はいわゆるアバランシュ電圧VBRが得
られるまでゼロである。その後、電流はブレークオーバ
ー電圧VBOまで電圧と共にかなり急速に増加する;そ
の後電圧は電流が増加している間急速に低下する。この
素子は通過する電流がホールド電流IHより低い間阻止
されている。
ドの陽極と陰極の間の電圧が正方向に増加すると、これ
らの素子の電流はいわゆるアバランシュ電圧VBRが得
られるまでゼロである。その後、電流はブレークオーバ
ー電圧VBOまで電圧と共にかなり急速に増加する;そ
の後電圧は電流が増加している間急速に低下する。この
素子は通過する電流がホールド電流IHより低い間阻止
されている。
【0026】素子11,12,13はアバランシュ電圧
VBRがバッテリーの最大電圧より高くなるように、更
に保護される回路が耐える最大電圧よりこのブレークオ
ーバー電圧VBOが低くなるように選択されている。バ
ッテリーが12ボルトの場合、電圧VBRは16ボルト
より高く選択され(例えば20ボルト)、電圧VBOは
40ボルトより低く選択される(例えば28ボルト)。
これらの素子はほぼ100アンペアになるロードダンプ
エネルギーから生ずる順方向電流を導通させるのに十分
な大きさにする必要がある。実際には、各素子の大きさ
はイコールオーバーチャージ(equal overc
harge)に耐えるクリッピングダイオードの大きさ
よりかなり小さい。
VBRがバッテリーの最大電圧より高くなるように、更
に保護される回路が耐える最大電圧よりこのブレークオ
ーバー電圧VBOが低くなるように選択されている。バ
ッテリーが12ボルトの場合、電圧VBRは16ボルト
より高く選択され(例えば20ボルト)、電圧VBOは
40ボルトより低く選択される(例えば28ボルト)。
これらの素子はほぼ100アンペアになるロードダンプ
エネルギーから生ずる順方向電流を導通させるのに十分
な大きさにする必要がある。実際には、各素子の大きさ
はイコールオーバーチャージ(equal overc
harge)に耐えるクリッピングダイオードの大きさ
よりかなり小さい。
【0027】この発明による保護装置の動作は巻線S
1,S2,S3のそれぞれに120°位相がずれた正弦
波交流電圧が加わることを考慮することにより明らかに
なる。このように、ダイオードD1,D2,D3のそれ
ぞれは対応する端子にかかる電圧が最大の時電流を通
す。
1,S2,S3のそれぞれに120°位相がずれた正弦
波交流電圧が加わることを考慮することにより明らかに
なる。このように、ダイオードD1,D2,D3のそれ
ぞれは対応する端子にかかる電圧が最大の時電流を通
す。
【0028】ダイオードD1が導通の時ロードダンプが
発生すると、端子にかかる電位差が最大のショックレー
ダイオード12または13は導通状態になり、電流は巻
線L2および/またはL3でループ状になる。この現象
はオルタネータにより生ずる電圧がダイオードのブレー
クオーバー電圧より低くなるまでショックレーダイオー
ド11,12,13の連続した導通により繰り返され
る。
発生すると、端子にかかる電位差が最大のショックレー
ダイオード12または13は導通状態になり、電流は巻
線L2および/またはL3でループ状になる。この現象
はオルタネータにより生ずる電圧がダイオードのブレー
クオーバー電圧より低くなるまでショックレーダイオー
ド11,12,13の連続した導通により繰り返され
る。
【0029】それ故、この発明では端子S+ とS- にお
けるロードダンプ効果を除去でき、更にオルタネータの
ある巻線によりこのオルタネータの他の巻線に向かい発
生する過電圧を戻す回路を除去できる。ロードダンプ効
果に対応するように配置されたショックレーダイオード
は三相オルタネータの巻線のそれぞれの極性により自動
的にオン−オフの切り替えを行なう。
けるロードダンプ効果を除去でき、更にオルタネータの
ある巻線によりこのオルタネータの他の巻線に向かい発
生する過電圧を戻す回路を除去できる。ロードダンプ効
果に対応するように配置されたショックレーダイオード
は三相オルタネータの巻線のそれぞれの極性により自動
的にオン−オフの切り替えを行なう。
【0030】更に図5に示すように、この発明ではアバ
ランシュダイオード15を端子S+とS- の間に並列に
置いて車両の幾つかの電子装置により発生する短い過電
圧を除去している。実際には、ダイオードD1−D6は
端子S+ に発生する正の過電圧がショックレーダイオー
ド11,12,13により除去されないようにバイアス
されている。反対に、このような過電圧はアバランシュ
ダイオード15を導通状態にするが、このアバランシュ
ダイオードの保護機能は車両および調整器の電気素子を
クリップすることにより行なわれている。車両の電気素
子により発生する過電圧は電圧は高いがエネルギーは低
く、ダイオード15の寸法は小さい。
ランシュダイオード15を端子S+とS- の間に並列に
置いて車両の幾つかの電子装置により発生する短い過電
圧を除去している。実際には、ダイオードD1−D6は
端子S+ に発生する正の過電圧がショックレーダイオー
ド11,12,13により除去されないようにバイアス
されている。反対に、このような過電圧はアバランシュ
ダイオード15を導通状態にするが、このアバランシュ
ダイオードの保護機能は車両および調整器の電気素子を
クリップすることにより行なわれている。車両の電気素
子により発生する過電圧は電圧は高いがエネルギーは低
く、ダイオード15の寸法は小さい。
【0031】ダイオード15はアバランシュ電圧がショ
ックレーダイオード11から13のブレークオーバー電
圧以上の時発生するロードダンプの場合動作しない。ア
バランシュ電圧がブレークオーバー電圧に等しければ、
アバランシュダイオードのダイナミック抵抗が高いの
で、アバランシュダイオードのスイッチングオンはショ
ックレーダイオード11から13のいずれかのスイッチ
ングオンにより直ぐに行なわれる。ダイオード15の電
圧はその後直ぐにアバランシュ電圧より低くなりダイオ
ード15は再びオフになる。
ックレーダイオード11から13のブレークオーバー電
圧以上の時発生するロードダンプの場合動作しない。ア
バランシュ電圧がブレークオーバー電圧に等しければ、
アバランシュダイオードのダイナミック抵抗が高いの
で、アバランシュダイオードのスイッチングオンはショ
ックレーダイオード11から13のいずれかのスイッチ
ングオンにより直ぐに行なわれる。ダイオード15の電
圧はその後直ぐにアバランシュ電圧より低くなりダイオ
ード15は再びオフになる。
【0032】このように、この発明による回路には図4
に関連して図示した従来の回路のように寸法の小さな素
子を使用する利点と、車両の電気素子に発生する過電圧
に対する保護機能を有する利点とがある。更に、次に開
示するように、この発明による回路は単独の素子で製造
することができる。
に関連して図示した従来の回路のように寸法の小さな素
子を使用する利点と、車両の電気素子に発生する過電圧
に対する保護機能を有する利点とがある。更に、次に開
示するように、この発明による回路は単独の素子で製造
することができる。
【0033】図6はこの発明によるモノリシック素子の
断面図で、共通陽極を有した3つのショックレーダイオ
ードとこのダイオードの共通陽極に接続された陰極を有
するアバランシュダイオードを一体化している。このモ
ノリシック素子はPタイプの下側の層P1と、Nタイプ
の上側の層N1を含む基板を使用して製造されている。
層N1はPタイプの基板にエピタキシャル成長させてお
り、すなわち拡散ステップによりNタイプの基板から出
発し領域P1を形成している。領域P1のドーパントの
濃度はほぼ1019atoms/cm3 であり、領域N1
のドーパントの濃度はほぼ1015atoms/cm3 で
ある。
断面図で、共通陽極を有した3つのショックレーダイオ
ードとこのダイオードの共通陽極に接続された陰極を有
するアバランシュダイオードを一体化している。このモ
ノリシック素子はPタイプの下側の層P1と、Nタイプ
の上側の層N1を含む基板を使用して製造されている。
層N1はPタイプの基板にエピタキシャル成長させてお
り、すなわち拡散ステップによりNタイプの基板から出
発し領域P1を形成している。領域P1のドーパントの
濃度はほぼ1019atoms/cm3 であり、領域N1
のドーパントの濃度はほぼ1015atoms/cm3 で
ある。
【0034】Pタイプの井戸P11,P12,P13,
P15はそれぞれ領域N1内で拡散している。井戸P1
1,P12,P13内にはNタイプの領域N11,N1
2,N13がそれぞれ形成されている。井戸P11,P
12,P13の上側の表面を覆うメタリゼーションM
1,M2,M3は領域N11,N12,N13と井戸P
11,P12,P13の露出部分を覆っている。メタリ
ゼーションM4は井戸P15を覆っている。メタリゼー
ションM5は層P1の後方の層P1を覆っている。
P15はそれぞれ領域N1内で拡散している。井戸P1
1,P12,P13内にはNタイプの領域N11,N1
2,N13がそれぞれ形成されている。井戸P11,P
12,P13の上側の表面を覆うメタリゼーションM
1,M2,M3は領域N11,N12,N13と井戸P
11,P12,P13の露出部分を覆っている。メタリ
ゼーションM4は井戸P15を覆っている。メタリゼー
ションM5は層P1の後方の層P1を覆っている。
【0035】メタリゼーションM1,M2,M3はそれ
ぞれショックレーダイオード11,12,13の陰極に
対応しており、そのメタリゼーションM5は共通な陽極
を形成している。メタリゼーションM4はアバランシュ
ダイオード15の陽極に対応しているが、このアバラン
シュダイオードの陰極は層P1を通してメタリゼーショ
ンM5に接続されている層N1により形成されている。
このように、接合N1−P1がありアバランシュダイオ
ード15と共通のメタリゼーションM4の間にダイオー
ドを形成している。ダイオードN1−P1(図5のダッ
シュラインで表示)にはダイオード15の陰極に接続さ
れた陰極があり、更にダイオード15は保護装置として
アバランシュモードのみで動作し順方向導通モードでは
動作しないようにされているので希望の応用分野では劣
化しない。
ぞれショックレーダイオード11,12,13の陰極に
対応しており、そのメタリゼーションM5は共通な陽極
を形成している。メタリゼーションM4はアバランシュ
ダイオード15の陽極に対応しているが、このアバラン
シュダイオードの陰極は層P1を通してメタリゼーショ
ンM5に接続されている層N1により形成されている。
このように、接合N1−P1がありアバランシュダイオ
ード15と共通のメタリゼーションM4の間にダイオー
ドを形成している。ダイオードN1−P1(図5のダッ
シュラインで表示)にはダイオード15の陰極に接続さ
れた陰極があり、更にダイオード15は保護装置として
アバランシュモードのみで動作し順方向導通モードでは
動作しないようにされているので希望の応用分野では劣
化しない。
【0036】井戸P11,P12,P13,P15は同
じ操作により製造される;従って同一のブレークオーバ
ー特性を有する。層N1のドーピングレベルに対し井戸
P11,P12,P13のドーピングレベルを選択でき
る可能性により、他の可能性の中からショックレーダイ
オードの電圧VBOとダイオード15のアバランシュ電
圧を調整できる。井戸P15は井戸P11−P13より
表面を小さくしアバランシュダイオードのダイナミック
抵抗を増加させ、更にロードダンプの場合ショックレー
ダイオードに対する初期トリガを改善することが好まし
い。今までのように、降伏電圧の範囲を10ボルトから
30ボルトにするため、Pタイプの井戸はほぼ1018a
toms/cm3 の表面濃度に対し5μmから15μm
の範囲の拡散デプスを有する。層N1は従来のようにほ
ぼ20−80μmのデプス(深さ)を有する;領域N1
1,N12,N13は1から5μmのデプスに対しほぼ
1020atoms/cm3 の表面濃度を有する。
じ操作により製造される;従って同一のブレークオーバ
ー特性を有する。層N1のドーピングレベルに対し井戸
P11,P12,P13のドーピングレベルを選択でき
る可能性により、他の可能性の中からショックレーダイ
オードの電圧VBOとダイオード15のアバランシュ電
圧を調整できる。井戸P15は井戸P11−P13より
表面を小さくしアバランシュダイオードのダイナミック
抵抗を増加させ、更にロードダンプの場合ショックレー
ダイオードに対する初期トリガを改善することが好まし
い。今までのように、降伏電圧の範囲を10ボルトから
30ボルトにするため、Pタイプの井戸はほぼ1018a
toms/cm3 の表面濃度に対し5μmから15μm
の範囲の拡散デプスを有する。層N1は従来のようにほ
ぼ20−80μmのデプス(深さ)を有する;領域N1
1,N12,N13は1から5μmのデプスに対しほぼ
1020atoms/cm3 の表面濃度を有する。
【0037】図6にはNタイプのオーバードーピングガ
ードリングN2も示しているが、これは素子の周辺で素
子の上側表面の上の薄い酸化層(図示していない)にあ
りメタリゼーションM1−M4の接触領域の外側にあ
る。
ードリングN2も示しているが、これは素子の周辺で素
子の上側表面の上の薄い酸化層(図示していない)にあ
りメタリゼーションM1−M4の接触領域の外側にあ
る。
【0038】図6の素子は従来のようにメタリゼーショ
ンM1−M5にそれぞれ対応した5つの結線を有したケ
ースの中に収容されている。ケースは図5に示すように
三相オルタネータ/整流器に接続されている。
ンM1−M5にそれぞれ対応した5つの結線を有したケ
ースの中に収容されている。ケースは図5に示すように
三相オルタネータ/整流器に接続されている。
【0039】従来の技術から明らかなように、種々の変
形がこの発明に対し特に図6の素子の製造に関し可能で
ある。更に、図6に示すあらゆる導電率の素子は共通陰
極を有した3つのショックレーダイオードとこれらの共
通陰極に接続された陽極を有するアバランシュダイオー
ドとを含む保護素子を与えるように変えることができる
ことに注意する必要がある。この場合、ショックレーダ
イオードはオルタネータの各出力S1,S2,S3と図
5の出力端子S- の間に接続されている;ケースの共通
メタリゼーションは車体のグランドに接続されている。
形がこの発明に対し特に図6の素子の製造に関し可能で
ある。更に、図6に示すあらゆる導電率の素子は共通陰
極を有した3つのショックレーダイオードとこれらの共
通陰極に接続された陽極を有するアバランシュダイオー
ドとを含む保護素子を与えるように変えることができる
ことに注意する必要がある。この場合、ショックレーダ
イオードはオルタネータの各出力S1,S2,S3と図
5の出力端子S- の間に接続されている;ケースの共通
メタリゼーションは車体のグランドに接続されている。
【0040】図7はこの発明による素子の平面図の例を
示している。この図は図2の断面図とは正確には対応し
ていない。特に、領域N2は素子の各エレメントの間に
広がっている。例えば、自動車に応用する場合、ショッ
クレーダイオード11,12,13の表面はほぼ6mm
2 であり、アバランシュダイオード15の表面はほぼ3
から4mm2 であり、従って素子の全体の表面はほぼ2
5mm2 である。同じ応用例に対し、図3のダイオード
Zは2倍から3倍大きい表面を有している。
示している。この図は図2の断面図とは正確には対応し
ていない。特に、領域N2は素子の各エレメントの間に
広がっている。例えば、自動車に応用する場合、ショッ
クレーダイオード11,12,13の表面はほぼ6mm
2 であり、アバランシュダイオード15の表面はほぼ3
から4mm2 であり、従って素子の全体の表面はほぼ2
5mm2 である。同じ応用例に対し、図3のダイオード
Zは2倍から3倍大きい表面を有している。
【0041】この発明による1つの特別な実施態様を記
載したが、種々の変更、変形、改善を当業者が直ぐに行
なうことが可能である。このような変更、変形、改善は
この開示の一部であり、この発明の範囲である。従って
前述の記載は一例でありこれにより制限されるものでは
ない。
載したが、種々の変更、変形、改善を当業者が直ぐに行
なうことが可能である。このような変更、変形、改善は
この開示の一部であり、この発明の範囲である。従って
前述の記載は一例でありこれにより制限されるものでは
ない。
【図1】自動車に搭載している従来のオルタネータの回
路
路
【図2】自動車に搭載している従来のオルタネータの他
の回路
の回路
【図3】自動車に搭載している従来のオルタネータの他
の回路
の回路
【図4】自動車に搭載している従来のオルタネータの他
の回路
の回路
【図5】この発明による保護装置の実施態様
【図6】この発明による保護装置の概略の断面図
【図7】この発明による保護装置の平面図
1 スイッチ 2 インジケータ 3 絶縁ダイオード 5 アバランシュダイオード 11,12,13 ショックレーダイオード 15 アバランシュダイオード M1,M2,M3 メタリゼーション N1 Nタイプの上側層 N2 Nタイプのオーバードーピングガードリング P1 Pタイプの下側層 P11,P12,P13 Pタイプの井戸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドニ ベルティオ フランス国, 37000 トゥール, ブー ルバール ベランジェ 132番地
Claims (6)
- 【請求項1】 3つのショックレーダイオード(11,
12,13)とアバランシュダイオード(15)とを有
し、ショックレーダイオードの一番目の極性の3つの電
極はアバランシュダイオードの反対極性と共に整流器の
一番目の電極を有する出力端子(S+ )に連結されてお
り、ショックレーダイオードの二番目の各電極はオルタ
ネータの各出力(S1,S2,S3)に接続され、更に
アバランシュダイオードの二番目の端子は整流器の二番
目の出力端子(S- )に接続されている、整流ブリッジ
を内蔵した三相オルタネータ用保護装置。 - 【請求項2】 アバランシュダイオードの一番目の端子
がダイオード(P1−N1)を通し共通端子に接続され
ており、アバランシュダイオードがアバランシュモード
にある時順方向導通にある請求項1に記載の保護装置。 - 【請求項3】 次のものから成る請求項2に記載の保護
装置: (1)二番目の導電率の層(N1)でコーティングされ
た一番目の導電率の層(P1)により構成されている基
板、 (2)二番目の導電率の前記の層(N1)内に形成され
た一番目の導電率の4つの井戸(P11,P12,P1
3,P15)、 (3)前記井戸の3つの中に形成された二番目の導電率
の領域(N11,N12,N13)、 (4)4つの井戸の露出表面を覆っている前方の表面の
メタリゼーション(M1−M4)、 (5)一番目の導電率の前記の層(P1)を覆っている
後方の表面のメタリゼーション(M5)、 ここに後方の表面のメタリゼーションは前記の共通端子
に対応しており、更に複数の前方の表面のメタリゼーシ
ョンはそれぞれショックレーダイオードおよびアバラン
シュダイオードの他の電極に対応している。 - 【請求項4】 二番目の導電率の前記領域(N11,N
12,N13)にショートホール(shorting
hole)がある請求項3に記載の保護装置。 - 【請求項5】 4つの井戸のドーピングのレベルが同一
である請求項3に記載の保護装置。 - 【請求項6】 アバランシュダイオードに対応した井戸
が他の井戸より小さい請求項5に記載の保護装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9304548 | 1993-04-09 | ||
FR9304548A FR2703850B1 (fr) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | Protection d'un alternateur triphase automobile. |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH06351171A true JPH06351171A (ja) | 1994-12-22 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|
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EP (1) | EP0619637B1 (ja) |
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DE102009046952A1 (de) | 2009-11-23 | 2011-05-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Regelung der Spannung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs |
DE102009054685A1 (de) | 2009-12-15 | 2011-06-16 | Robert Bosch Gmbh | Energieversorgungseinheit für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs |
CN105294449B (zh) * | 2014-06-16 | 2017-02-08 | 连云港手性化学有限公司 | 一种(r)‑(+)‑1‑(1‑萘基)乙胺及(s)‑(‑)‑1‑(1‑萘基)乙胺的制备方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-04-09 FR FR9304548A patent/FR2703850B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-24 US US08/217,393 patent/US5604653A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1994-04-06 DE DE69406703T patent/DE69406703T2/de not_active Expired - Fee Related
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FR2703850B1 (fr) | 1995-06-30 |
DE69406703T2 (de) | 1998-06-04 |
US5604653A (en) | 1997-02-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020730 |
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