DE112019007166T5 - Rectifier circuit, DC power supply combination circuit and full-wave rectifier circuit - Google Patents

Rectifier circuit, DC power supply combination circuit and full-wave rectifier circuit Download PDF

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Kazuhiro Nakata
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    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
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    • H02M7/219Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration

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Abstract

Durch Verbinden eines Eingangsanschlusses (Vi) mit einem Drain-Anschluss eines P-Kanal-MOSFET (QMp), Verbinden eines Ausgangsanschlusses (Vout) mit einem Source-Anschluss und Ausschalten des P-Kanal-MOSFET (QMp) wird ein Rückstrom vom Ausgangsanschluss (Vout) zum Eingangsanschluss (Vi) verhindert. Ein PNP-Transistor (Q1) und ein PNP-Transistor (Q2) erfassen Rückstrom und schalten den P-Kanal-MOSFET (QMp) aus. Ein PNP-Transistor (Q3) und ein NPN-Transistor (Q4) sind eine Stromverstärkungsschaltung zum Auf- und Entladen eines Gate des P-Kanal-MOSFET (QMp) und verbessern das Einschwingverhalten des P-Kanal-MOSFET (QMp).By connecting an input terminal (Vi) to a drain terminal of a P-channel MOSFET (QMp), connecting an output terminal (Vout) to a source terminal, and turning off the P-channel MOSFET (QMp), a reverse current is generated from the output terminal ( Vout) to the input connection (Vi) prevented. A PNP transistor (Q1) and a PNP transistor (Q2) sense reverse current and turn off the P-channel MOSFET (QMp). A PNP transistor (Q3) and an NPN transistor (Q4) are a current boosting circuit for charging and discharging a gate of the P-channel MOSFET (QMp) and improves the transient response of the P-channel MOSFET (QMp).

Description

Technisches GebietTechnical area

Diese Erfindung betrifft eine Gleichrichterschaltung, eine Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung und eine Vollwellengleichrichterschaltung.This invention relates to a rectifier circuit, a DC power supply combination circuit and a full-wave rectifier circuit.

Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art

Wenn die Ausgänge mehrerer Gleichspannungsversorgungen zum Zweck einer Backup-Spannungsversorgung oder dergleichen kombiniert und mit einem Verbraucher verbunden werden, wird zwischen die Gleichspannungsversorgungen und den Verbraucher eine Rückstromblockierungsschaltung geschaltet, die einen MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) verwendet, um zu verhindern, dass es zu einem Rückstrom von einer der mehreren Gleichspannungsversorgungen zu einer anderen der Gleichspannungsversorgungen kommt (siehe Patentdokument 1).If the outputs of several DC voltage supplies are combined for the purpose of a backup voltage supply or the like and connected to a load, a reverse current blocking circuit is connected between the DC voltage supplies and the load, which uses a MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) to prevent it comes to a reverse current from one of the plurality of DC power supplies to another of the DC power supplies (see Patent Document 1).

Dokumente des Stands der TechnikPrior art documents

PatentdokumentePatent documents

Patentdokument 1 Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. S62-12332 Patent Document 1, Japanese Patent Laid-Open No. S62-12332

Kurzdarstellung der ErfindungSummary of the invention

Aufgabe der vorliegenden ErfindungObject of the present invention

Die Rückstromblockierungsschaltung aus Patentdokument 1 weist einen Bipolartransistor auf, um beim Auftreten von Rückstrom den MOSFET auszuschalten. Bei dieser Rückstromblockierungsschaltung liegt das Problem vor, dass der Rückstrom nicht blockiert werden kann, solange nicht die Potenzialdifferenz zwischen Eingang und Ausgang ständig bei oder über der Spannung zwischen Basis und Emitter des Bipolartransistors (in der Regel etwa 0,7 V) liegt.The reverse current blocking circuit of Patent Document 1 has a bipolar transistor to turn off the MOSFET when reverse current occurs. The problem with this reverse current blocking circuit is that the reverse current cannot be blocked as long as the potential difference between input and output is not constantly at or above the voltage between the base and emitter of the bipolar transistor (usually around 0.7 V).

Die Erfindung wurde in Anbetracht dieses Problems getätigt, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, Rückstrom zu blockieren, auch wenn die Potenzialdifferenz zwischen Eingang und Ausgang im Vergleich zum Stand der Technik (beispielsweise 0,7 V) äußerst niedrig ist (beispielsweise 200 mV).The invention was made with this problem in mind, and its object is to block reverse current, even if the potential difference between input and output is extremely low compared to the prior art (for example 0.7 V) (for example 200 mV).

Mittel zum Lösen der AufgabeMeans for solving the task

Eine erfindungsgemäße Gleichrichterschaltung umfasst ein P-Kanal-MOSFET-Element, ein erstes PNP-Bipolartransistorelement, ein zweites PNP-Bipolartransistorelement, ein drittes Transistorelement und viertes Transistorelement mit gegensätzlicher Polarität, einen ersten Widerstand, einen zweiten Widerstand, einen dritten Widerstand, einen vierten Widerstand, einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss, wobei ein Verbindungspunkt zwischen einem Drain-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Elements und einem einen Anschluss des ersten Widerstands mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, das erste PNP-Bipolartransistorelement ein äquivalentes Diodenelement ausbildet, wobei ein Anodenanschluss des äquivalenten Diodenelements und ein anderer Anschluss des ersten Widerstands verbunden sind und ein Kathodenanschluss des äquivalenten Diodenelements, ein Basisanschluss des zweiten PNP-Bipolartransistorelements und ein einer Anschluss des zweiten Widerstands verbunden sind, ein Verbindungspunkt zwischen einem anderen Anschluss des zweiten Widerstands, einem einen Anschluss des dritten Widerstands und einem ersten Anschluss des dritten Transistorelements mit Masse verbunden sind, ein anderer Anschluss des dritten Widerstands, ein Kollektoranschluss des zweiten PNP-Bipolartransistorelements, ein dritter Anschluss des dritten Transistorelements, ein dritter Anschluss des vierten Transistorelements und ein einer Anschluss des vierte Widerstands verbunden sind, ein zweiter Anschluss des dritten Transistorelements, ein zweiter Anschluss des vierten Transistorelements, ein anderer Anschluss des vierten Widerstands und ein Gate-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Elements verbunden sind und ein Verbindungspunkt zwischen einem Emitter-Anschluss des zweiten PNP-Bipolartransistorelements, einem Source-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Elements und einem ersten Anschluss des vierten Transistorelements mit dem Ausgangsanschluss verbunden sind.A rectifier circuit according to the invention comprises a P-channel MOSFET element, a first PNP bipolar transistor element, a second PNP bipolar transistor element, a third transistor element and a fourth transistor element with opposite polarity, a first resistor, a second resistor, a third resistor, a fourth resistor , an input terminal and an output terminal, wherein a connection point between a drain terminal of the P-channel MOSFET element and one terminal of the first resistor is connected to the input terminal, the first PNP bipolar transistor element forms an equivalent diode element, an anode terminal of the equivalent diode element and another terminal of the first resistor are connected and a cathode terminal of the equivalent diode element, a base terminal of the second PNP bipolar transistor element and one terminal of the second resistor are connected, a connection point between hen another connection of the second resistor, one connection of the third resistor and a first connection of the third transistor element are connected to ground, another connection of the third resistor, a collector connection of the second PNP bipolar transistor element, a third connection of the third transistor element, a third Terminal of the fourth transistor element and one terminal of the fourth resistor are connected, a second terminal of the third transistor element, a second terminal of the fourth transistor element, another terminal of the fourth resistor and a gate terminal of the P-channel MOSFET element are connected and a connection point between an emitter connection of the second PNP bipolar transistor element, a source connection of the P-channel MOSFET element and a first connection of the fourth transistor element are connected to the output connection.

Wirkung der ErfindungEffect of the invention

Gemäß der Erfindung kann Rückstrom blockiert werden, auch wenn die Potenzialdifferenz zwischen Eingang und Ausgang im Vergleich zum Stand der Technik äußerst niedrig ist.According to the invention, reverse current can be blocked even if the potential difference between input and output is extremely low compared to the prior art.

FigurenlisteFigure list

Es zeigen:

  • 1 ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichrichterschaltung IDP gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 2A und 2B Beispiele eines PNP-Transistors Q1, der als ein äquivalentes Diodenelement konfiguriert ist;
  • 3 eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Gleichrichterschaltung IDP der ersten Ausführungsform bei einem Potenzialanstieg aufgrund eines externen Faktors;
  • 4 eine erläuternde Ansicht einer Gate-Kapazität eines P-Kanal-MOSFET QMp;
  • 5 eine Ansicht, die ein Abwandlungsbeispiel von Stromverstärkungsschaltungen der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 6 ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichrichterschaltung IDN gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 7A und 7B Beispiele eines NPN-Transistors Q11, der als ein äquivalentes Diodenelement konfiguriert ist;
  • 8 eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Gleichrichterschaltung IDN der zweiten Ausführungsform bei einem Potenzialanstieg aufgrund eines externen Faktors;
  • 9 eine erläuternde Ansicht einer Gate-Kapazität eines N-Kanal-MOSFET QMn;
  • 10 eine Ansicht, die ein Abwandlungsbeispiel von Stromverstärkungsschaltungen der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 11 eine Ansicht, die ein Schaltbeispiel einer Spannungsversorgung Vcc der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 12 ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichrichterschaltung IDP gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 13 eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Gleichrichterschaltung IDP der dritten Ausführungsform für den Fall, dass eine Z-Diode DZ vorhanden ist;
  • 14 ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichrichterschaltung IDN gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 15 eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Gleichrichterschaltung IDN der vierten Ausführungsform für den Fall, dass eine Z-Diode DZ vorhanden ist;
  • 16 ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung 1 gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht;
  • 17 ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Vollwellengleichrichterschaltung 2 gemäß einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht; und
  • 18 ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Vollwellengleichrichterschaltung 3 gemäß einer siebten Ausführungsform veranschaulicht.
Show it:
  • 1 a circuit diagram showing a configuration example of a rectifier circuit IDP illustrated according to a first embodiment;
  • 2A and 2 B Examples of a PNP transistor Q1 configured as an equivalent diode element;
  • 3 Fig. 3 is an explanatory view of the operation of the rectifier circuit IDP the first embodiment in the event of a potential increase due to an external factor;
  • 4th Fig. 8 is an explanatory view of a gate capacitance of a P-channel MOSFET QMp ;
  • 5 Fig. 10 is a view illustrating a modification example of current amplifying circuits of the first embodiment;
  • 6th a circuit diagram showing a configuration example of a rectifier circuit IDN illustrated according to a second embodiment;
  • 7A and 7B Examples of an NPN transistor Q11 configured as an equivalent diode element;
  • 8th Fig. 3 is an explanatory view of the operation of the rectifier circuit IDN the second embodiment in the event of a potential increase due to an external factor;
  • 9 Fig. 8 is an explanatory view of a gate capacitance of an N-channel MOSFET QMn ;
  • 10 Fig. 10 is a view illustrating a modification example of current amplifying circuits of the second embodiment;
  • 11 a view showing a circuit example of a power supply Vcc the second embodiment illustrated;
  • 12th a circuit diagram showing a configuration example of a rectifier circuit IDP illustrated according to a third embodiment;
  • 13th Fig. 3 is an explanatory view of the operation of the rectifier circuit IDP the third embodiment in the event that a Zener diode Double room is available;
  • 14th a circuit diagram showing a configuration example of a rectifier circuit IDN illustrated according to a fourth embodiment;
  • 15th Fig. 3 is an explanatory view of the operation of the rectifier circuit IDN the fourth embodiment for the case that a Zener diode Double room is available;
  • 16 Fig. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a DC power supply combination circuit 1 illustrated according to a fifth embodiment;
  • 17th Fig. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a full-wave rectifier circuit 2 illustrated according to a sixth embodiment; and
  • 18th Fig. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a full-wave rectifier circuit 3 illustrated according to a seventh embodiment.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

Im Folgenden werden zur ausführlichen Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.In the following, embodiments of the invention are described for a detailed description of the invention with reference to the accompanying figures.

Erste AusführungsformFirst embodiment

1 zeigt ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichrichterschaltung IDP gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Gleichrichterschaltung IDP umfasst einen P-Kanal-MOSFET QMp, einen PNP-Transistor Q1, einen PNP-Transistor Q2, einen PNP-Transistor Q3, einen NPN-Transistor Q4, einen Widerstand R1, einen Widerstand R2, einen Widerstand R3 und einen Widerstand R4. 1 Fig. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a rectifier circuit IDP illustrated according to a first embodiment. The rectifier circuit IDP comprises a P-channel MOSFET QMp , a PNP transistor Q1 , a PNP transistor Q2 , a PNP transistor Q3 , an NPN transistor Q4 , a resistor R1 , a resistor R2 , a resistor R3 and a resistor R4 .

Die Gleichrichterschaltung IDP dient dazu, unter Verwendung des P-Kanal-MOSFET QMp das Fließen von Rückstrom von einem Ausgangsanschluss Vout zu einem Eingangsanschluss Vi zu blockieren. Bei dem P-Kanal-MOSFET QMp handelt es sich um ein P-Kanal-MOSFET-Element des Anreicherungstyps. Eine Masse GND ist ein Potenzial, das in Bezug auf das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi wenigstens um ein Potenzial Vth zwischen Gate und Source niedriger ist, bei dem sich der P-Kanal-MOSFET QMp einschalten kann. Das Größenverhältnis der Potenziale lautet somit GND<Vi+Vth.The rectifier circuit IDP serves to use the P-channel MOSFET QMp the flow of reverse current from an output port Vout to an input port Vi to block. In the case of the P-channel MOSFET QMp is an enhancement type P-channel MOSFET device. A mass GND is a potential related to the potential of the input terminal Vi is lower by at least a potential Vth between the gate and source at which the P-channel MOSFET QMp can turn on. The size ratio of the potentials is thus GND <Vi + Vth.

Der PNP-Transistor Q1 entspricht dem ersten PNP-Bipolartransistorelement und der PNP-Transistor Q2 entspricht dem zweiten PNP-Bipolartransistorelement. Der PNP-Transistor Q1 und der PNP-Transistor Q2 dienen zum Erfassen der Potenzialdifferenz zwischen dem Eingangsanschluss Vi und dem Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDP.The PNP transistor Q1 corresponds to the first PNP bipolar transistor element and the PNP transistor Q2 corresponds to the second PNP bipolar transistor element. The PNP transistor Q1 and the PNP transistor Q2 are used to detect the potential difference between the input connection Vi and the output connector Vout the rectifier circuit IDP .

Der PNP-Transistor Q3 entspricht dem dritten Transistorelement und ist ein PNP-Bipolartransistorelement. Der NPN-Transistor Q4 entspricht dem vierten Transistorelement mit gegensätzlicher Polarität zum dritten Transistor und ist ein NPN-Bipolartransistorelement. Bei dem PNP-Transistor Q3 und dem NPN-Transistor Q4 entspricht der Kollektoranschluss dem ersten Anschluss, der Emitter-Anschluss dem zweiten Anschluss und der Basisanschluss dem dritten Anschluss. Der PNP-Transistor Q3 und der NPN-Transistor Q4 sind Stromverstärkungsschaltungen zum Auf- und Entladen eines Gate des P-Kanal-MOSFET QMp. Im eingeschwungenen Zustand fließt zwischen Kollektor und Emitter des PNP-Transistors Q3 und zwischen Kollektor und Emitter des NPN-Transistors Q4 kein Strom. Bei einer Spannungsschwankung am Eingangsanschluss Vi oder am Ausgangsanschluss Vout, also in einem transienten Zustand, in dem sich das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp verändert, fließt zwischen Kollektor und Emitter des PNP-Transistors Q3 und zwischen Kollektor und Emitter des NPN-Transistors Q4 Strom und die Gate-Kapazität des P-Kanal-MOSFET QMp unterliegt einer rapiden Auf- und Entladung.The PNP transistor Q3 corresponds to the third transistor element and is a PNP bipolar transistor element. The NPN transistor Q4 corresponds to the fourth transistor element with opposite polarity to the third transistor and is an NPN bipolar transistor element. At the PNP transistor Q3 and the NPN transistor Q4 the collector connection corresponds to the first connection, the emitter connection corresponds to the second connection and the base connection corresponds to the third connection. The PNP transistor Q3 and the NPN transistor Q4 are current amplifying circuits for charging and discharging a gate of the P-channel MOSFET QMp . In the steady state, flows between the collector and emitter of the PNP transistor Q3 and between the collector and emitter of the NPN transistor Q4 no electricity. When there is a voltage fluctuation at the input terminal Vi or at the output connector Vout , i.e. in a transient state in which the gate potential of the P-channel MOSFET QMp changed, flows between the collector and emitter of the PNP transistor Q3 and between the collector and emitter of the NPN transistor Q4 Current and the gate capacitance of the P-channel MOSFET QMp is subject to rapid charging and discharging.

Wie in 1 gezeigt, ist ein Verbindungspunkt zwischen dem Drain-Anschluss des P-Kanal-MOSFET QMp und dem einen Anschluss des Widerstands R1 mit dem Eingangsanschluss Vi verbunden.As in 1 shown is a connection point between the drain terminal of the P-channel MOSFET QMp and one connection of the resistor R1 with the input connector Vi connected.

In 1 sind der Basisanschluss und der Kollektoranschluss des PNP-Transistors Q1 kurzgeschlossen, und dieser PNP-Transistor Q1 ist als äquivalentes Diodenelement ausgebildet. 2A und 2B zeigen Beispiele des PNP-Transistors Q1, der als äquivalentes Diodenelement ausgebildet ist. Wie in 1 und 2A gezeigt, entspricht bei dem PNP-Transistor Q1 der Emitter-Anschluss dem Anodenanschluss (A) des äquivalenten Diodenelements, und der Verbindungspunkt zwischen dem Basisanschluss und dem Kollektoranschluss entspricht dem Kathodenanschluss (K) des äquivalenten Diodenelements. In diesem Beispiel ist der Emitter-Anschluss des PNP-Transistors Q1 mit dem anderen Anschluss des Widerstands R1 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Basisanschluss und dem Kollektoranschluss des PNP-Transistors Q1 ist mit dem Basisanschluss des PNP-Transistors Q2 und dem einen Anschluss des Widerstands R2 verbunden.In 1 are the base connection and the collector connection of the PNP transistor Q1 shorted, and this PNP transistor Q1 is designed as an equivalent diode element. 2A and 2 B show examples of the PNP transistor Q1 , which is designed as an equivalent diode element. As in 1 and 2A shown corresponds to the PNP transistor Q1 the emitter connection corresponds to the anode connection (A) of the equivalent diode element, and the connection point between the base connection and the collector connection corresponds to the cathode connection (K) of the equivalent diode element. In this example, the emitter connection is the PNP transistor Q1 with the other connection of the resistor R1 connected. The connection point between the base connection and the collector connection of the PNP transistor Q1 is to the base connection of the PNP transistor Q2 and one connection of the resistor R2 connected.

Im Beispiel aus 2B entspricht der Kollektoranschluss des PNP-Transistors Q1 dem Anodenanschluss (A) des äquivalenten Diodenelements, und mit diesem Kollektoranschluss ist der andere Anschluss des Widerstands R1 verbunden. Der Basisanschluss des PNP-Transistors Q2 entspricht dem Kathodenanschluss (K) des äquivalenten Diodenelements, und mit diesem Basisanschluss sind der Basisanschluss des PNP-Transistors Q2 und der eine Anschluss des Widerstands R2 verbunden. Der Emitter-Anschluss des PNP-Transistors Q1 ist offen.In the example from 2 B corresponds to the collector connection of the PNP transistor Q1 the anode connection (A) of the equivalent diode element, and with this collector connection is the other connection of the resistor R1 connected. The base connection of the PNP transistor Q2 corresponds to the cathode connection (K) of the equivalent diode element, and with this base connection are the base connection of the PNP transistor Q2 and one terminal of the resistor R2 connected. The emitter connection of the PNP transistor Q1 is open.

In 1 ist der Verbindungspunkt zwischen dem anderen Anschluss des Widerstands R2, dem einen Anschluss des Widerstands R3 und dem Kollektoranschluss des PNP-Transistors Q3 mit der Masse GND verbunden. Der andere Anschluss des Widerstands R3, der Kollektoranschluss des PNP-Transistors Q2, der Basisanschluss des PNP-Transistors Q3, der Basisanschluss des NPN-Transistors Q4 und der eine Anschluss des Widerstands R4 sind verbunden. Der Emitter-Anschluss des PNP-Transistors Q3, der Emitter-Anschluss des NPN-Transistors Q4, der andere Anschluss des Widerstands R4 und der Gate-Anschluss des P-Kanal-MOSFET QMp sind verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Emitter-Anschluss des PNP-Transistors Q2, dem Source-Anschluss des P-Kanal-MOSFET QMp und dem Kollektoranschluss des NPN-Transistors Q4 ist mit dem Ausgangsanschluss Vout verbunden.In 1 is the connection point between the other terminal of the resistor R2 , one connection of the resistor R3 and the collector terminal of the PNP transistor Q3 with the crowd GND connected. The other terminal of the resistor R3 , the collector connection of the PNP transistor Q2 , the base connection of the PNP transistor Q3 , the base connection of the NPN transistor Q4 and one terminal of the resistor R4 are connected. The emitter connection of the PNP transistor Q3 , the emitter connection of the NPN transistor Q4 , the other terminal of the resistor R4 and the gate of the P-channel MOSFET QMp are connected. The connection point between the emitter terminal of the PNP transistor Q2 , the source connection of the P-channel MOSFET QMp and the collector connection of the NPN transistor Q4 is with the output connector Vout connected.

Als Nächstes wird der eingeschwungene Zustand der Gleichrichterschaltung IDP beschrieben.Next is the steady state of the rectifier circuit IDP described.

Im eingeschwungenen Zustand der Gleichrichterschaltung IDP ist eine Differenz zwischen der Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q2, der Spannung zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q1 und der Spannung zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q2 δ>0, und die Spannung zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q1 ist VBE+δ. Ein Kriechgleichstrom am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp, ein Basisstrom des PNP-Transistors Q1 und ein Basisstrom des PNP-Transistors Q2 werden ignoriert. Der Widerstandswert des Widerstands R2 ist positiv. Da in diesem Fall der emitterseitige Strom und der kollektorseitige Strom des PNP-Transistors Q1 gleich sind, ergeben sich für das Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout und die Potenzialdifferenz (also die Durchlassspannung) Vf zwischen dem Eingangsanschluss Vi und dem Ausgangsanschluss Vout die Beziehungen der untenstehenden Gleichungen (1) und (2).
V i ( V o u t + δ ) R 1 = V o u t V B E R 2

Figure DE112019007166T5_0001
V o u t = V i δ + R 1 R 2 V B E 1 + R 1 / R 2
Figure DE112019007166T5_0002
V f = V i V o u t = R 1 R 2 ( V i V B E ) + δ 1 + R 1 / R 2
Figure DE112019007166T5_0003
R 1 R 2 ( V i V B E ) + δ
Figure DE112019007166T5_0004
In the steady state of the rectifier circuit IDP is a difference between the voltage V BE between the base and emitter of the PNP transistor Q2 , the voltage between the base and emitter of the PNP transistor Q1 and the voltage between the base and emitter of the PNP transistor Q2 δ> 0, and the voltage between the base and emitter of the PNP transistor Q1 is V BE + δ. A DC leakage current at the gate of the P-channel MOSFET QMp , a base current of the PNP transistor Q1 and a base current of the PNP transistor Q2 are ignored. The resistance value of the resistor R2 is positive. Since in this case the emitter-side current and the collector-side current of the PNP transistor Q1 are the same result for the potential of the output connection Vout and the potential difference (i.e., the forward voltage) Vf between the input terminal Vi and the output connector Vout the relationships of equations (1) and (2) below.
V i - ( V O u t + δ ) R. 1 = V O u t - V B. E. R. 2
Figure DE112019007166T5_0001
V O u t = V i - δ + R. 1 R. 2 V B. E. 1 + R. 1 / R. 2
Figure DE112019007166T5_0002
V f = V i - V O u t = R. 1 R. 2 ( V i - V B. E. ) + δ 1 + R. 1 / R. 2
Figure DE112019007166T5_0003
R. 1 R. 2 ( V i - V B. E. ) + δ
Figure DE112019007166T5_0004

Wenn zum Zweck des Reduzierens der Leistungsaufnahme der Gleichrichterschaltung IDP die Sättigungsspannung am P-Kanal-MOSFET QMp (Produkt des Einschaltwiderstands des P-Kanal-MOSFET QMp und des zwischen Drain und Source fließenden Stroms) auf einen möglichst kleinen Wert gesteuert wird, also wenn die Durchlassspannung Vf mit Gleichung (2) ausgedrückt werden soll, muss die Durchlassspannung Vf in Gleichung (2) größer als die minimale Sättigungsspannung des P-Kanal-MOSFET QMp sein. Diese Bedingung wird im Folgenden beschrieben. Wenn beispielsweise in Gleichung (2) der Widerstandswert des Widerstands R1 im Vergleich zum Widerstandswert des Widerstands R2 sehr klein ist und außerdem die Differenz δ ausreichend klein ist, kann eine Durchlassspannung Vf erreicht werden, die kleiner als die Durchlassspannung eines üblichen Diodenelements (etwa 0,7 V) ist.If for the purpose of reducing the power consumption of the rectifier circuit IDP the saturation voltage on the P-channel MOSFET QMp (Product of the on-resistance of the P-channel MOSFET QMp and the current flowing between drain and source) is controlled to the smallest possible value, i.e. if the forward voltage Vf is to be expressed with equation (2), the forward voltage Vf in equation (2) must be greater than the minimum saturation voltage of the P-channel MOSFET QMp being. This condition is described below. For example, if in equation (2) the resistance value of the resistor R1 compared to the resistance value of the resistor R2 is very small and, moreover, the difference δ is sufficiently small, a forward voltage Vf can be achieved which is lower than the forward voltage of a conventional diode element (about 0.7 V).

Werden in Gleichung (2) der Widerstandswert des Widerstands R1 auf 0 und die Differenz δ auf 0 festgelegt, sind das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi und das Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout gleich. Daher ergibt sich für die Durchlassspannung Vf und die Sättigungsspannung des P-Kanal-MOSFET QMp theoretisch 0 V.In equation (2), become the resistance value of the resistor R1 set to 0 and the difference δ to 0 are the potential of the Input connector Vi and the potential of the output terminal Vout same. Therefore, the forward voltage is Vf and the saturation voltage of the P-channel MOSFET QMp theoretically 0 V.

Im Fall einer negativen Differenz δ (<0) in Gleichung (3), welche der Faktor von Gleichung (2) ist, ergibt sich jedoch virtuell eine negative Durchlassspannung Vf. In diesem Fall kommt es bis zum Ansteigen der Spannung am Ausgangsanschluss Vout um |Vf| bis auf die Spannung des Eingangsanschlusses Vi einschwingbedingt zu einem Rückstrom vom Ausgangsanschluss Vout zum Eingangsanschluss Vi, wodurch die Funktion der Gleichrichterschaltung IDP beeinträchtigt wird. Selbst wenn für den PNP-Transistor Q1 und den PNP-Transistor Q2 gleichartige PNP-Bipolartransistorelemente benutzt werden, kann es aufgrund individueller Abweichungen und Differenzen in der jeweiligen Umgebungstemperatur von PNP-Transistor Q1 und PNP-Transistor Q2 und dergleichen geschehen, dass δ<0 ist. Um zu gewährleisten, dass δ>0 ist, und zum Verhindern von Rückstrom muss daher entweder der Widerstandswert des Widerstand R1 größer als 0 und die Gleichung (3) auf einen positiven Wert festgelegt werden, oder als Verbindungsverfahren für den PNP-Transistor Q1 muss anstelle des Verfahrens aus 2A das in 2B gezeigte Verfahren verwendet werden.In the case of a negative difference δ (<0) in equation (3), which is the factor of equation (2), however, there is virtually a negative forward voltage Vf. In this case, the voltage at the output terminal increases Vout at | Vf | except for the voltage of the input terminal Vi settling to a reverse current from the output terminal Vout to the input port Vi , making the function of the rectifier circuit IDP is affected. Even if for the PNP transistor Q1 and the PNP transistor Q2 Similar PNP bipolar transistor elements are used, it can be due to individual deviations and differences in the respective ambient temperature of the PNP transistor Q1 and PNP transistor Q2 and the like happen that δ <0. To ensure that δ> 0 and to prevent reverse current, either the resistance value of the resistor must be R1 greater than 0 and equation (3) set to a positive value, or as a connection method for the PNP transistor Q1 must instead of the procedure 2A this in 2 B methods shown can be used.

Wenn der PNP-Transistor Q1 wie in 2A verbunden ist, ist die Spannung zwischen dem Anodenanschluss (A) und dem Kathodenanschluss (K) gleich der Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q2, da der Basisstrom 1/HFE des Kollektorstroms beträgt. HFE ist die Stromverstärkungsrate.When the PNP transistor Q1 as in 2A is connected, the voltage between the anode connection (A) and the cathode connection (K) is equal to the voltage V BE between the base and emitter of the PNP transistor Q2 , since the base current is 1 / H FE of the collector current. HFE is the current amplification rate.

Wenn hingegen der PNP-Transistor Q1 wie in 2B verbunden ist, fließt der gesamte Strom zwischen Kollektor und Basis, und das Spannungsgefälle ist groß. Die Spannung zwischen dem Anodenanschluss (A) und dem Kathodenanschluss (K) ist somit stärker als im Fall von 2A. Daher ergibt sich δ>0. Die Durchschlagfestigkeit zwischen Kollektor und Basis ist im Allgemeinen höher als die Durchschlagfestigkeit zwischen Emitter und Basis, weshalb das Verbindungsverfahren aus 2B eine höhere Durchschlagfestigkeit gegenüber Stoßspannungen und dergleichen aufweist, die den Eingangsanschluss Vi überlagern können.On the other hand, if the PNP transistor Q1 as in 2 B connected, all the current flows between the collector and the base, and the voltage gradient is large. The voltage between the anode connection (A) and the cathode connection (K) is thus stronger than in the case of 2A . Therefore δ> 0 results. The dielectric strength between collector and base is generally higher than the dielectric strength between emitter and base, which is why the connection method is made 2 B has a higher dielectric strength against surge voltages and the like, which the input terminal Vi can overlay.

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 der Betrieb der Gleichrichterschaltung IDP für den Fall beschrieben, dass mit dem Eingangsanschluss Vi eine Gleichspannungsversorgung und mit dem Ausgangsanschluss Vout ein Verbraucher verbunden ist. 3 zeigt eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Gleichrichterschaltung IDP der ersten Ausführungsform bei einem Potenzialanstieg aufgrund eines externen Faktors. Beschrieben wird die Veränderung des Verbraucherstroms und des Gate-Potenzials des P-Kanal-MOSFET QMp im Zeitverlauf, wenn in einem eingeschwungenen Zustand, in dem die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluss Vout E0 ist und ein Verbraucherstrom I0 fließt und das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp V0 ist, von außen zwangsweise eine Spannung E1 an den Ausgangsanschluss Vout angelegt wird, die höher als (Vi-Vf) ist. Der externe Faktor in den nachfolgenden Ausführungen ist eine mit dem Ausgangsanschluss Vout verbundene externe Spannungsversorgung.Next, referring to FIG 3 and 4th the operation of the rectifier circuit IDP in the event that described with the input connector Vi a DC power supply and to the output terminal Vout a consumer is connected. 3 Fig. 13 is an explanatory view of the operation of the rectifier circuit IDP of the first embodiment in the event of a potential increase due to an external factor. It describes the change in the load current and the gate potential of the P-channel MOSFET QMp over time when in a steady state in which the output voltage at the output terminal Vout E0 is and a load current flows I0 and the gate potential of the P-channel MOSFET QMp V0 is, from the outside, a forced voltage E1 to the output terminal Vout higher than (Vi-Vf). The external factor in the following is one with the output port Vout connected external power supply.

4 zeigt eine erläuternde Ansicht der Gate-Kapazität des P-Kanal-MOSFET QMp. An den Anschlüssen Drain, Gate und Source des P-Kanal-MOSFET QMp liegen elektrische Kapazitäten Cgd, Cgs, Cds vor. Die Gate-Kapazität Ciss des P-Kanal-MOSFET QMp ist (Cgd+Cgs). 4th Fig. 13 is an explanatory view of the gate capacitance of the P-channel MOSFET QMp . At the drain, gate and source connections of the P-channel MOSFET QMp there are electrical capacitances Cgd, Cgs, Cds. The gate capacitance Ciss of the P-channel MOSFET QMp is (Cgd + Cgs).

In 3 liegt bis zu einem Zeitpunkt t0 keine Spannung E1 von der externen Spannungsversorgung am Ausgangsanschluss Vout an und die Gleichrichterschaltung IDP befindet sich in dem obenstehenden eingeschwungenen Zustand.In 3 there is no voltage E1 from the external voltage supply at the output terminal up to a point in time t0 Vout on and the rectifier circuit IDP is in the steady state above.

Wenn zum Zeitpunkt t0 die Spannung am Eingangsanschluss Vi und das Potenzial der Masse GND konstant sind, so ist das Potenzial an dem Verbindungspunkt, an dem der Basisanschluss und der Kollektoranschluss des PNP-Transistors Q1 kurzgeschlossen sind, konstant, sofern der Basisstrom des PNP-Transistors Q2 ignoriert wird. Wenn die Spannung E1 an den Ausgangsanschluss Vout angelegt wird, steigt die Spannung zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q2 und der PNP-Transistor Q2 wird stärker leitend, wodurch das Potenzial am P-Punkt (siehe 1), bei dem es sich um den Verbindungspunkt zwischen dem Kollektoranschluss des PNP-Transistors Q2 und dem anderen Anschluss des Widerstands R3 handelt, angehoben wird. Da jedoch am P-Kanal-MOSFET QMp wie in 4 gezeigt die Gate-Kapazität Ciss (= Cgd+Cgs) durch die Potenzialdifferenz zwischen P-Punkt und Drain oder durch die Potenzialdifferenz zwischen P-Punkt und Source aufgeladen wird, kann das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp nicht sofort angehoben werden.If at time t0 the voltage at the input terminal Vi and the potential of the crowd GND are constant, then the potential is at the connection point at which the base connection and the collector connection of the PNP transistor Q1 are short-circuited, constant provided the base current of the PNP transistor Q2 is ignored. When the voltage E1 to the output terminal Vout is applied, the voltage between the base and emitter of the PNP transistor increases Q2 and the PNP transistor Q2 becomes more conductive, whereby the potential at the P point (see 1 ), which is the connection point between the collector terminal of the PNP transistor Q2 and the other terminal of the resistor R3 acts, is raised. Since, however, on the P-channel MOSFET QMp as in 4th shown the gate capacitance Ciss (= Cgd + Cgs) is charged by the potential difference between P-point and drain or by the potential difference between P-point and source, the gate potential of the P-channel MOSFET QMp cannot be lifted immediately.

Wenn sich der PNP-Transistor Q2 einschaltet und das P-Punkt-seitige Potenzial um die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q4 höher als das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp wird, also wenn die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands R4 um die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q4 steigt, so schaltet sich der NPN-Transistor Q4 ein (ON). Durch Einschalten des NPN-Transistors Q4, der eine Stromverstärkungsschaltung bildet, zum Zeitpunkt t0 ist eine abrupte Entladung der Ladung am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp möglich. Im Zuge der Entladung der Ladung am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp steigt das Potenzial des Gate an. Die Zeitspanne von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t1 ist in 3 eine Verstärkungszeitspanne der Entladung durch die Stromverstärkungsschaltung.When the PNP transistor Q2 turns on and the P-point-side potential around the voltage V BE between the base and emitter of the NPN transistor Q4 higher than the gate potential of the P-channel MOSFET QMp becomes, that is, when the potential difference between the two ends of the resistor R4 the voltage V BE between the base and emitter of the NPN transistor Q4 increases, the NPN transistor switches Q4 on (ON). By turning on the NPN transistor Q4 forming a current boosting circuit at time t0 is an abrupt discharge of the Charge on the gate of the P-channel MOSFET QMp possible. In the course of discharging the charge on the gate of the P-channel MOSFET QMp the potential of the gate increases. The time span from time t0 to time t1 is in 3 an amplification period of the discharge by the current amplification circuit.

Da zum Zeitpunkt t1 die Ladung am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp entladen wurde, fällt die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands R4 unter die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q4, weshalb sich der NPN-Transistor Q4 ausschaltet (OFF). Ab dem Zeitpunkt t1 erfolgt eine langsame Entladung des Gate des P-Kanal-MOSFET QMp über den Widerstand R4, und zum Zeitpunkt t2 schaltet sich der P-Kanal-MOSFET QMp aus. Das Gate-Potenzial zum Zeitpunkt des Ausschaltens des P-Kanal-MOSFET QMp ist in 3 als V1 angegeben. Die Zeitspanne von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 in 3 ist die Nichtverstärkungszeitspanne.Since at time t1 the charge on the gate of the P-channel MOSFET QMp has been discharged, the potential difference between the two ends of the resistor will drop R4 below the voltage V BE between the base and emitter of the NPN transistor Q4 which is why the NPN transistor Q4 switches off (OFF). From time t1, the gate of the P-channel MOSFET is slowly discharged QMp about the resistance R4 , and at time t2 the P-channel MOSFET switches QMp out. The gate potential at the time the P-channel MOSFET is switched off QMp is in 3 indicated as V1. The time span from time t1 to time t2 in 3 is the non-amplification period.

Während der Zeitspanne von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t2, also der Zeit des Einschwingens des P-Kanal-MOSFET QMp von Einschaltung bis Ausschaltung kommt es je nach Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp zu einem Rückstrom vom Ausgangsanschluss Vout zum Eingangsanschluss Vi.During the time span from time t0 to time t2, that is, the time of the settling of the P-channel MOSFET QMp from switch-on to switch-off depends on the gate potential of the P-channel MOSFET QMp to a reverse current from the output port Vout to the input port Vi .

Wenn zum Zeitpunkt t4 die Spannung E1 der externen Spannungsversorgung nicht länger am Ausgangsanschluss Vout anliegt, sinkt die Spannung zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q2, weshalb der PNP-Transistor Q2 schwächer leitet. Ab dem Zeitpunkt t4 fällt das Potenzial des P-Punkts aufgrund des Widerstands R3. Da jedoch zum Zeitpunkt t4 die Gate-Kapazität des P-Kanal-MOSFET QMp entladen ist, ist es nicht möglich, das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp sofort zu senken, also die Aufladung der Gate-Kapazität abzuschließen.If at time t4 the voltage E1 of the external voltage supply is no longer at the output connection Vout is applied, the voltage between the base and emitter of the PNP transistor decreases Q2 , which is why the PNP transistor Q2 weaker conductors. From the point in time t4, the potential of the P point falls due to the resistance R3 . However, since at time t4 the gate capacitance of the P-channel MOSFET QMp is discharged, it is not possible to use the gate potential of the P-channel MOSFET QMp to lower immediately, i.e. to complete the charging of the gate capacitance.

Wenn sich der PNP-Transistor Q2 ausschaltet und das P-Punkt-seitige Potenzial um die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q3 niedriger als das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp wird, also wenn die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands R4 um die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q3 steigt, so schaltet sich der PNP-Transistor Q3 ein. Durch Einschalten des PNP-Transistors Q3, der eine Stromverstärkungsschaltung bildet, zum Zeitpunkt t4 ist eine abrupte Aufladung der Gate-Kapazität des P-Kanal-MOSFET QMp möglich. Im Zuge der Aufladung der Ladung am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp sinkt das Potenzial des Gate. Die Zeitspanne von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t5 in 3 ist eine Verstärkungszeitspanne der Aufladung durch die Stromverstärkungsschaltung.When the PNP transistor Q2 turns off and the P-point-side potential around the voltage V BE between the base and emitter of the PNP transistor Q3 lower than the gate potential of the P-channel MOSFET QMp becomes, that is, when the potential difference between the two ends of the resistor R4 the voltage V BE between the base and emitter of the PNP transistor Q3 increases, the PNP transistor switches Q3 one. By turning on the PNP transistor Q3 forming a current amplifying circuit, at time t4, there is an abrupt charge of the gate capacitance of the P-channel MOSFET QMp possible. In the process of charging the charge on the gate of the P-channel MOSFET QMp the potential of the gate decreases. The time span from time t4 to time t5 in 3 is a boosting period of charging by the current boosting circuit.

Da zum Zeitpunkt t5 die Ladung am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp aufgeladen wurde, fällt die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands R4 unter die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q3, weshalb sich der PNP-Transistor Q3 ausschaltet. Ab dem Zeitpunkt t5 bewirken der Widerstand R3 und der Widerstand R4 eine langsame Aufladung der Gate-Kapazität des P-Kanal-MOSFET QMp, und wenn zum Zeitpunkt t6 das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp V0 erreicht, schaltet der P-Kanal-MOSFET QMp vollständig ein. Die Zeitspanne von Zeitpunkt t5 bis Zeitpunkt t6 in 3 ist die Nichtverstärkungszeitspanne.Since at time t5 the charge on the gate of the P-channel MOSFET QMp charged, the potential difference between the two ends of the resistor will drop R4 below the voltage V BE between the base and emitter of the PNP transistor Q3 which is why the PNP transistor Q3 turns off. From the point in time t5, cause the resistance R3 and the resistance R4 a slow charge of the gate capacitance of the P-channel MOSFET QMp , and if at time t6 the gate potential of the P-channel MOSFET QMp When V0 is reached, the P-channel MOSFET switches QMp completely one. The time span from time t5 to time t6 in 3 is the non-amplification period.

Als Nächstes wird der Fall beschrieben, dass bei der Gleichrichterschaltung IDP die Stromverstärkungsschaltungen des PNP-Transistors Q3 und des NPN-Transistors Q4 nicht vorhanden sind. In 3 sind das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp und der Verbraucherstrom für den Fall, dass die Stromverstärkungsschaltungen nicht vorhanden sind, mit einer Strichpunktlinie gezeigt.Next, description will be made of the case that the rectifier circuit IDP the current amplification circuits of the PNP transistor Q3 and the NPN transistor Q4 are not present. In 3 are the gate potential of the P-channel MOSFET QMp and the consumer current in the event that the current amplification circuits are not present, shown with a dash-dot line.

Wenn die Spannung E1 der externen Spannungsversorgung am Ausgangsanschluss Vout anliegt, ist der Anstieg des Potenzials am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp im Vergleich zum Vorhandensein der Stromverstärkungsschaltungen bei Nichtvorhandensein der Stromverstärkungsschaltungen schwächer. Während also bei Vorhandensein der Stromverstärkungsschaltungen in der Zeitspanne Ta zwischen Zeitpunkt t0 und Zeitpunkt t2 Rückstrom fließt, fließt ohne die Stromverstärkungsschaltungen der Rückstrom für eine längere Zeitspanne Tb, nämlich von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t3. Wenn die Stromverstärkungsschaltungen nicht in der Gleichrichterschaltung IDP vorhanden sind, verlängert sich somit die Dauer des Fließens von Rückstrom, weshalb die Möglichkeit einer Beschädigung der mit dem Eingangsanschluss Vi verbundenen Spannungsversorgung besteht.When the voltage E1 of the external power supply at the output terminal Vout is applied, is the increase in potential at the gate of the P-channel MOSFET QMp compared to the presence of the current amplification circuits in the absence of the current amplification circuits. While reverse current flows in the time interval Ta between time t0 and time t2 when the current amplification circuits are present, the reverse current flows for a longer time interval Tb without the current amplification circuits, namely from time t0 to time t3. When the current boosting circuits are not in the rectifier circuit IDP are present, the duration of the flow of reverse current is thus lengthened, hence the possibility of damage to the one connected to the input port Vi connected power supply exists.

Wenn keine Spannung E1 mehr am Ausgangsanschluss Vout anliegt, ist das Potenzialgefälle am Gate P-Kanal-MOSFET QMp im Vergleich zum Vorhandensein der Stromverstärkungsschaltung bei Nichtvorhandensein der Stromverstärkungsschaltungen schwächer. Die für die Erholung des Verbraucherstroms benötigte Zeit ist somit bei Vorhandensein der Stromverstärkungsschaltung die Zeitspanne Tc von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t6, während sich ohne die Stromverstärkungsschaltungen die längere Zeitspanne Td von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t7 ergibt, weshalb mehr Zeit bis zum vollständigen Einschalten des P-Kanal-MOSFET QMp vergeht und somit der Verlust an der Gleichrichterschaltung IDP zunimmt.When there is no more voltage E1 at the output connection Vout is applied, the potential gradient at the gate is P-channel MOSFET QMp compared to the presence of the current amplification circuit in the absence of the current amplification circuits. The time required for the recovery of the consumer current is therefore the time span Tc from time t4 to time t6 with the presence of the power amplification circuit, while without the power amplification circuits the longer time span Td results from time t4 to time t7, which is why there is more time until the P is fully switched on -Channel MOSFET QMp passes and thus the loss of the rectifier circuit IDP increases.

Wenn die Gleichrichterschaltung IDP für einen Verbraucher mit einer äußerst geringen Leistungsaufnahme benutzt wird und somit auch die Leistungsaufnahme der Gleichrichterschaltung IDP selbst sehr gering sein muss, kann als der Widerstand R2 kein Widerstand mit einem allzu niedrigen Widerstandswert verwendet werden, weshalb die Stromverstärkungsschaltungen nützlich sind. Ein Verbraucher mit einer äußerst geringen Leistungsaufnahme ist beispielsweise ein Mikrocontroller im Ruhezustand oder vorübergehend unterbrochenen Zustand. Wenn der Widerstandswert des Widerstand R2 hoch ist, begrenzt dies den Basisstrom des PNP-Transistors Q2 und auch den um die Stromverstärkungsrate des PNP-Transistors Q2 erhöhten Kollektorstrom. Wenn die Spannung E1 am Ausgangsanschluss Vout anliegt, wird somit
durch den PNP-Transistor Q2 der Gate-Anschluss des P-Kanal-MOSFET QMp mit dem Source-Anschluss kurzgeschlossen, und das Entladen der Ladung am Gate allein durch den PNP-Transistor Q2 nimmt Zeit in Anspruch. Wenn dagegen die Stromverstärkungsschaltungen vorhanden sind, wird der Kollektorstrom des PNP-Transistors Q2 als Basisstrom des NPN-Transistors Q4 zugeführt, weshalb der um die Stromverstärkungsrate des NPN-Transistors Q4 erhöhte Strom zwischen Kollektor und Emitter des NPN-Transistors Q4 fließen kann. Daher ist es möglich, die Ladung am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp rasch zu entladen und den P-Kanal-MOSFET QMp auszuschalten, sodass die Zeit des Fließens von Rückstrom verkürzt werden kann.
When the rectifier circuit IDP for a consumer with an extremely low Power consumption is used and thus also the power consumption of the rectifier circuit IDP itself must be very low, can be considered as the resistance R2 a resistor with an excessively low resistance value cannot be used, and the current amplifying circuits are therefore useful. A consumer with an extremely low power consumption is, for example, a microcontroller in the idle state or temporarily interrupted state. When the resistance value of the resistor R2 is high, this limits the base current of the PNP transistor Q2 and also around the current amplification rate of the PNP transistor Q2 increased collector current. When the voltage E1 at the output terminal Vout is applied, is thus
through the PNP transistor Q2 the gate of the P-channel MOSFET QMp shorted to the source terminal, and the discharge of the charge on the gate solely through the PNP transistor Q2 takes time. On the other hand, when the current amplifying circuits are provided, the collector current of the PNP transistor becomes Q2 as the base current of the NPN transistor Q4 fed, which is why the to the current amplification rate of the NPN transistor Q4 increased current between the collector and emitter of the NPN transistor Q4 can flow. Therefore it is possible to reduce the charge on the gate of the P-channel MOSFET QMp to discharge quickly and the P-channel MOSFET QMp off so that the time for reverse current to flow can be shortened.

Wie oben erörtert, kann als Widerstand R3 kein Widerstand mit einem allzu niedrigen Widerstandswert verwendet werden, wenn die Gleichrichterschaltung IDP für einen Verbraucher mit einer äußerst geringen Leistungsaufnahme benutzt wird und somit auch die Leistungsaufnahme der Gleichrichterschaltung IDP selbst sehr gering sein muss. Nach dem Entfernen der Spannung E1 vom Ausgangsanschluss Vout nimmt daher das Aufladen der Ladung am Gate des P-Kanal-MOSFET QMp allein mit dem Widerstand R3 Zeit in Anspruch. Wenn dagegen die Stromverstärkungsschaltungen vorhanden sind, wird der im Widerstand R3 fließende Strom als Basisstrom des PNP-Transistors Q3 zugeführt, weshalb der um die Stromverstärkungsrate des PNP-Transistors Q3 erhöhte Strom zwischen Kollektor und Emitter des PNP-Transistors Q3 fließen kann. Daher ist es möglich, die Gate-Kapazität des P-Kanal-MOSFET QMp rasch aufzuladen und den P-Kanal-MOSFET QMp einzuschalten, weshalb die Zeit für die Erholung des am Ausgangsanschluss Vout ausgegebenen Verbraucherstroms verkürzt werden kann.As discussed above, can be considered a resistance R3 do not use a resistor with an excessively low resistance value when using the rectifier circuit IDP is used for a consumer with an extremely low power consumption and thus also the power consumption of the rectifier circuit IDP itself must be very low. After removing the voltage E1 from the output terminal Vout therefore decreases the charging of the charge on the gate of the P-channel MOSFET QMp alone with the resistance R3 Time to complete. On the other hand, when the current amplifying circuits are present, the one in the resistor becomes R3 flowing current as the base current of the PNP transistor Q3 fed, which is why the to the current amplification rate of the PNP transistor Q3 increased current between the collector and emitter of the PNP transistor Q3 can flow. Therefore it is possible to adjust the gate capacitance of the P-channel MOSFET QMp Quickly charge and the P-channel MOSFET QMp turn on, which is why the time for the recovery of the output terminal Vout output consumer current can be shortened.

Wie oben beschrieben, umfasst die Gleichrichterschaltung IDP der ersten Ausführungsform den P-Kanal-MOSFET QMp, den PNP-Transistor Q1, den PNP-Transistor Q2, den PNP-Transistor Q3 und den NPN-Transistor Q4 mit zueinander gegensätzlicher Polarität, den Widerstand R1, den Widerstand R2, den Widerstand R3, den Widerstand R4, den Eingangsanschluss Vi und den Ausgangsanschluss Vout. Durch diese Konfigurierung kann bei der Gleichrichterschaltung IDP die Potenzialdifferenz zwischen dem Eingangsanschluss Vi und dem Ausgangsanschluss Vout im Vergleich zur Durchlassspannung eines Diodenelements (etwa 0,4 V bis 0,7 V) auf einen äußerst niedrigen Wert (beispielsweise 200 mV) eingestellt werden. Wenn bei der Gleichrichterschaltung IPD eine elektromotorische Kraft an den Ausgangsanschluss Vout angeschlossen wird und das Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout höher als das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi wird, kann der Rückstrom im Vergleich zum Nichtvorhandensein der durch den PNP-Transistor Q3 und den NPN-Transistor Q4 gebildeten Verstärkungsschaltungen rasch blockiert werden. Auch kann bei der Gleichrichterschaltung IPD nach dem Entfernen der elektromotorischen Kraft die Spannungsversorgung des Verbrauchers rasch beginnen.As described above, the rectifier circuit includes IDP of the first embodiment, the P-channel MOSFET QMp , the PNP transistor Q1 , the PNP transistor Q2 , the PNP transistor Q3 and the NPN transistor Q4 with opposing polarity, the resistance R1 , the resistance R2 , the resistance R3 , the resistance R4 , the input connector Vi and the output connector Vout . This configuration enables the rectifier circuit IDP the potential difference between the input terminal Vi and the output connector Vout can be set to an extremely low value (for example, 200 mV) compared to the forward voltage of a diode element (about 0.4 V to 0.7 V). In the rectifier circuit IPD, when an electromotive force is applied to the output terminal Vout connected and the potential of the output connection Vout higher than the potential of the input terminal Vi the reverse current can be compared to the absence of that through the PNP transistor Q3 and the NPN transistor Q4 formed amplification circuits are quickly blocked. In the case of the rectifier circuit IPD, the power supply to the consumer can also begin quickly after the electromotive force has been removed.

Die in 1 gezeigten Stromverstärkungsschaltungen der ersten Ausführungsform sind durch Bipolartransistorelemente ausgebildet, können jedoch auch durch MOSFET-Elemente ausgebildet sein. 5 zeigt eine Ansicht, die ein Abwandlungsbeispiel der Stromverstärkungsschaltungen der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Bei den Stromverstärkungsschaltungen aus 5 wird als das dritte Transistorelement anstelle des PNP-Transistors Q3 ein P-Kanal-MOSFET Q3p benutzt. Als das vierte Transistorelement wird anstelle des NPN-Transistors Q4 ein N-Kanal-MOSFET Q4n benutzt. Bei dem P-Kanal-MOSFET Q3p und dem N-Kanal-MOSFET Q4n entspricht der Drain-Anschluss dem ersten Anschluss, der Source-Anschluss dem zweiten Anschluss und der Gate-Anschluss dem dritten Anschluss.In the 1 The current amplification circuits of the first embodiment shown are formed by bipolar transistor elements, but can also be formed by MOSFET elements. 5 Fig. 13 is a view illustrating a modification example of the current amplifying circuits of the first embodiment. Off in the current amplification circuits 5 is used as the third transistor element instead of the PNP transistor Q3 a P-channel MOSFET Q3p used. As the fourth transistor element is used in place of the NPN transistor Q4 an N-channel MOSFET Q4n used. In the case of the P-channel MOSFET Q3p and the N-channel MOSFET Q4n the drain connection corresponds to the first connection, the source connection corresponds to the second connection and the gate connection corresponds to the third connection.

Wenn in 5 das P-Punktpotenzial um das Gate-Source-Schwellenpotenzial höher als das Source-Potenzial des N-Kanal-MOSFET Q4n ist, schaltet sich der N-Kanal-MOSFET Q4n ein. Wenn sich der N-Kanal-MOSFET Q4n einschaltet, werden der Gate-Anschluss und der Source-Anschluss des P-Kanal-MOSFET QMp kurzgeschlossen. Wenn das P-Punktpotenzial um das Gate-Source-Schwellenpotenzial niedriger als das Source-Potenzial des P-Kanal-MOSFET Q3p ist, schaltet sich der P-Kanal-MOSFET Q3p ein. Wenn sich der P-Kanal-MOSFET Q3p einschaltet, werden der Gate-Anschluss und die Masse GND des P-Kanal-MOSFET QMp kurzgeschlossen.If in 5 the P point potential higher than the source potential of the N-channel MOSFET by the gate-source threshold potential Q4n is, the N-channel MOSFET switches Q4n one. When the N-Channel MOSFET Q4n turns on, the gate and source of the P-channel MOSFET become QMp shorted. When the P-point potential is lower than the source potential of the P-channel MOSFET by the gate-source threshold potential Q3p the P-channel MOSFET turns on Q3p one. When the P-Channel MOSFET Q3p turns on, the gate terminal and the ground become GND of the P-channel MOSFET QMp shorted.

Auch wenn die Stromverstärkungsschaltungen durch den P-Kanal-MOSFET Q3p und den N-Kanal-MOSFET Q4n ausgebildet sind, ergibt sich somit die gleiche Wirkungsweise wie bei der Ausbildung durch den PNP-Transistor Q3 und den NPN-Transistor Q4. Wenn die Stromverstärkungsschaltungen durch den P-Kanal-MOSFET Q3p und den N-Kanal-MOSFET Q4n ausgebildet sind, deren Einschaltwiderstand niedrig ist, besteht zudem die Möglichkeit, die Einschwingdauer des P-Kanal-MOSFET QMp weiter zu verkürzen.Even if the Current amplification circuits through the P-channel MOSFET Q3p and the N-channel MOSFET Q4n are formed, thus results in the same mode of action as in the formation by the PNP transistor Q3 and the NPN transistor Q4 . When the current amplification circuits through the P-channel MOSFET Q3p and the N-channel MOSFET Q4n are formed whose on-resistance is low, there is also the possibility of the settling time of the P-channel MOSFET QMp to shorten further.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

6 zeigt ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichrichterschaltung IDN gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Die Gleichrichterschaltung IDN umfasst einen P-Kanal-MOSFET QMp, einen NPN-Transistor Q11, einen NPN-Transistor Q12, einen NPN-Transistor Q13, einen PNP-Transistor Q14, einen Widerstand R1, einen Widerstand R2, einen Widerstand R3 und einen Widerstand R4. 6th Fig. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a rectifier circuit IDN illustrated according to a second embodiment. The rectifier circuit IDN comprises a P-channel MOSFET QMp , an NPN transistor Q11 , an NPN transistor Q12 , an NPN transistor Q13 , a PNP transistor Q14 , a resistor R1 , a resistor R2 , a resistor R3 and a resistor R4 .

Die Gleichrichterschaltung IDN dient dazu, unter Verwendung des N-Kanal-MOSFET QMn das Fließen von Rückstrom von einem Ausgangsanschluss Vout zu einem Eingangsanschluss Vi zu blockieren. Bei dem N-Kanal-MOSFET QMn handelt es sich um ein N-Kanal-MOSFET-Element des Anreicherungstyps. Ein Spannungsversorgung Vcc ist ein Potenzial, das in Bezug auf das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi wenigstens um ein Potenzial Vth zwischen Gate und Source höher ist, bei dem sich der N-Kanal-MOSFET QMn einschalten kann. Das Größenverhältnis der Potenziale lautet somit Vcc>Vi+Vth.The rectifier circuit IDN serves to use the N-channel MOSFET QMn the flow of reverse current from an output port Vout to an input port Vi to block. In the case of the N-channel MOSFET QMn is an enhancement type N-channel MOSFET device. A power supply Vcc is a potential related to the potential of the input terminal Vi is at least one potential Vth higher between gate and source, at which the N-channel MOSFET QMn can turn on. The size ratio of the potentials is thus Vcc> Vi + Vth.

Der NPN-Transistor Q11 entspricht dem ersten NPN-Bipolartransistorelement und der NPN-Transistor Q12 entspricht dem zweiten NPN-Bipolartransistorelement. Der NPN-Transistor Q11 und der NPN-Transistor Q12 dienen zum Erfassen der Potenzialdifferenz zwischen dem Eingangsanschluss Vi und dem Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDN.The NPN transistor Q11 corresponds to the first NPN bipolar transistor element and the NPN transistor Q12 corresponds to the second NPN bipolar transistor element. The NPN transistor Q11 and the NPN transistor Q12 are used to detect the potential difference between the input connection Vi and the output connector Vout the rectifier circuit IDN .

Der NPN-Transistor Q13 entspricht dem dritten Transistorelement und ist ein NPN-Bipolartransistorelement. Der PNP-Transistor Q14 entspricht dem vierten Transistorelement mit gegensätzlicher Polarität zum dritten Transistorelement und ist ein PNP-Bipolartransistorelement. Bei dem NPN-Transistor Q13 und dem PNP-Transistor Q14 entspricht der Kollektoranschluss dem ersten Anschluss, der Emitter-Anschluss dem zweiten Anschluss und der Basisanschluss dem dritten Anschluss. Der NPN-Transistor Q13 und der PNP-Transistor Q14 sind Stromverstärkungsschaltungen zum Auf- und Entladen eines Gate des N-Kanal-MOSFET QMn. Im eingeschwungenen Zustand fließt zwischen Kollektor und Emitter des NPN-Transistors Q13 und zwischen Kollektor und Emitter des PNP-Transistors Q14 kein Strom. Bei einer Spannungsschwankung am Eingangsanschluss Vi oder am Ausgangsanschluss Vout, also in einem transienten Zustand, in dem sich das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn verändert, fließt zwischen Kollektor und Emitter des NPN-Transistors Q13 und zwischen Kollektor und Emitter des PNP-Transistors Q14 Strom und die Gate-Kapazität des N-Kanal-MOSFET QMn unterliegt einer rapiden Auf- und Entladung.The NPN transistor Q13 corresponds to the third transistor element and is an NPN bipolar transistor element. The PNP transistor Q14 corresponds to the fourth transistor element with opposite polarity to the third transistor element and is a PNP bipolar transistor element. With the NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 the collector connection corresponds to the first connection, the emitter connection corresponds to the second connection and the base connection corresponds to the third connection. The NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 are current amplifying circuits for charging and discharging a gate of the N-channel MOSFET QMn . In the steady state, flows between the collector and emitter of the NPN transistor Q13 and between the collector and emitter of the PNP transistor Q14 no electricity. When there is a voltage fluctuation at the input terminal Vi or at the output connector Vout , i.e. in a transient state in which the gate potential of the N-channel MOSFET QMn changed, flows between the collector and emitter of the NPN transistor Q13 and between the collector and emitter of the PNP transistor Q14 Current and the gate capacitance of the N-channel MOSFET QMn is subject to rapid charging and discharging.

Wie in 6 gezeigt, ist ein Verbindungspunkt zwischen dem Source-Anschluss des N-Kanal-MOSFET QMn und dem Emitter-Anschluss des NPN-Transistors Q12 mit dem Eingangsanschluss Vi verbunden.As in 6th shown is a connection point between the source terminal of the N-channel MOSFET QMn and the emitter connection of the NPN transistor Q12 with the input connector Vi connected.

In 6 sind der Basisanschluss und der Kollektoranschluss des NPN-Transistors Q11 kurzgeschlossen, und dieser NPN-Transistor Q11 ist als äquivalentes Diodenelement konfiguriert. 7A und 7B zeigen Beispiele des NPN-Transistors Q11, der als äquivalentes Diodenelement konfiguriert ist. Wie in 6 und 7A gezeigt, entspricht bei dem NPN-Transistor Q11 der Emitter-Anschluss dem Kathodenanschluss (K) des äquivalenten Diodenelements, und der Verbindungspunkt zwischen dem Basisanschluss und dem Kollektoranschluss entspricht dem Anodenanschluss (A) des äquivalenten Diodenelements. In diesem Beispiel ist der Emitter-Anschluss des NPN-Transistors Q11 mit dem einen Anschluss des Widerstands R1 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Basisanschluss und dem Kollektoranschluss des NPN-Transistors Q11 ist mit dem Basisanschluss des NPN-Transistors Q12 und dem einen Anschluss des Widerstands R2 verbunden.In 6th are the base connection and the collector connection of the NPN transistor Q11 shorted, and this NPN transistor Q11 is configured as an equivalent diode element. 7A and 7B show examples of the NPN transistor Q11 configured as an equivalent diode element. As in 6th and 7A shown corresponds to the NPN transistor Q11 the emitter connection corresponds to the cathode connection (K) of the equivalent diode element, and the connection point between the base connection and the collector connection corresponds to the anode connection (A) of the equivalent diode element. In this example, the emitter connection is the NPN transistor Q11 with one connection of the resistor R1 connected. The connection point between the base connection and the collector connection of the NPN transistor Q11 is to the base connection of the NPN transistor Q12 and one connection of the resistor R2 connected.

Im Beispiel aus 7B entspricht der Kollektoranschluss des NPN-Transistors Q11 dem Kathodenanschluss (K) des äquivalenten Diodenelements, und mit diesem Kollektoranschluss ist der eine Anschluss des Widerstands R1 verbunden. Der Basisanschluss des NPN-Transistors Q11 entspricht dem Anodenanschluss (A) des äquivalenten Diodenelements, und mit diesem Basisanschluss sind der Basisanschluss des NPN-Transistors Q12 und der eine Anschluss des Widerstands R2 verbunden. Der Emitter-Anschluss des NPN-Transistors Q11 ist offen.In the example from 7B corresponds to the collector connection of the NPN transistor Q11 the cathode connection (K) of the equivalent diode element, and with this collector connection is one connection of the resistor R1 connected. The base connection of the NPN transistor Q11 corresponds to the anode connection (A) of the equivalent diode element, and with this base connection are the base connection of the NPN transistor Q12 and one terminal of the resistor R2 connected. The emitter connection of the NPN transistor Q11 is open.

In 6 ist ein Verbindungspunkt zwischen dem anderen Anschluss des Widerstands R2, dem einen Anschluss des Widerstands R3 und dem Kollektoranschluss des NPN-Transistors Q13 mit der Spannungsversorgung Vcc verbunden, die ein höheres Potenzial als die Eingangsspannung des Eingangsanschlusses Vi aufweist. Der andere Anschluss des Widerstands R3, der Kollektoranschluss des NPN-Transistors Q12, der Basisanschluss des NPN-Transistors Q13, der Basisanschluss des PNP-Transistors Q14 und der eine Anschluss des Widerstands R4 sind verbunden. Der Emitter-Anschluss des NPN-Transistors Q13, der Emitter-Anschluss des PNP-Transistors Q14, der andere Anschluss des Widerstands R4 und der Gate-Anschluss des N-Kanal-MOSFET QMn sind verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen dem Drain-Anschluss des N-Kanal-MOSFET QMn und dem anderen Anschluss des Widerstands R1 ist mit dem Ausgangsanschluss Vout verbunden.In 6th is a connection point between the other terminal of the resistor R2 , one connection of the resistor R3 and the collector connection of the NPN transistor Q13 with the power supply Vcc connected that has a higher potential than the input voltage of the input terminal Vi having. The other terminal of the resistor R3 , the collector connection of the NPN transistor Q12 , the base connection of the NPN transistor Q13 , the base connection of the PNP transistor Q14 and one terminal of the resistor R4 are connected. The emitter connection of the NPN transistor Q13 , the emitter connection of the PNP transistor Q14 , the other port of the Resistance R4 and the gate connection of the N-channel MOSFET QMn are connected. A connection point between the drain connection of the N-channel MOSFET QMn and the other terminal of the resistor R1 is with the output connector Vout connected.

Als Nächstes wird der eingeschwungene Zustand der Gleichrichterschaltung IDN beschrieben.Next is the steady state of the rectifier circuit IDN described.

Im eingeschwungenen Zustand der Gleichrichterschaltung IDN ist eine Differenz zwischen der Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q12, der Spannung zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q11 und der Spannung zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q12 δ>0, und die Spannung zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q11 ist VBE+δ. Ein Kriechgleichstrom am Gate des N-Kanal-MOSFET QMn, ein Basisstrom des NPN-Transistors Q11 und ein Basisstrom des NPN-Transistors Q12 werden ignoriert. Das Potenzial der Spannungsversorgung Vcc ist höher als das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi. Der Widerstandswert des Widerstands R2 ist positiv. Da in diesem Fall der emitterseitige Strom und der kollektorseitige Strom des NPN-Transistors Q11 gleich sind, ergeben sich für das Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout und die Potenzialdifferenz (also die Durchlassspannung) Vf zwischen dem Eingangsanschluss Vi und dem Ausgangsanschluss Vout die Beziehungen der untenstehenden Gleichungen (4) und (5) .In the steady state of the rectifier circuit IDN is a difference between the voltage V BE between the base and emitter of the NPN transistor Q12 , the voltage between the base and emitter of the NPN transistor Q11 and the voltage between the base and emitter of the NPN transistor Q12 δ> 0, and the voltage between the base and emitter of the NPN transistor Q11 is V BE + δ. A DC leakage current at the gate of the N-channel MOSFET QMn , a base current of the NPN transistor Q11 and a base current of the NPN transistor Q12 are ignored. The potential of the power supply Vcc is higher than the potential of the input terminal Vi . The resistance value of the resistor R2 is positive. Since in this case the emitter-side current and the collector-side current of the NPN transistor Q11 are the same result for the potential of the output connection Vout and the potential difference (i.e., the forward voltage) Vf between the input terminal Vi and the output connector Vout the relationships of equations (4) and (5) below.

V i δ V o u t R 1 = V c c ( V i V B E ) R 2 V o u t = ( 1 + R 1 / R 2 ) V i δ ( R 1 / R 2 ) ( V c c V B E )

Figure DE112019007166T5_0005
V i - δ - V O u t R. 1 = V c c - ( V i - V B. E. ) R. 2 V O u t = ( 1 + R. 1 / R. 2 ) V i - δ - ( R. 1 / R. 2 ) ( V c c - V B. E. )
Figure DE112019007166T5_0005
V f = V i V o u t = δ + ( R 1 / R 2 ) ( V c c V i V B E )
Figure DE112019007166T5_0006
V f = V i - V O u t = δ + ( R. 1 / R. 2 ) ( V c c - V i - V B. E. )
Figure DE112019007166T5_0006
δ + ( R 1 / R 2 ) ( V c c V i V B E )
Figure DE112019007166T5_0007
δ + ( R. 1 / R. 2 ) ( V c c - V i - V B. E. )
Figure DE112019007166T5_0007

Wenn zum Zweck des Reduzierens der Leistungsaufnahme der Gleichrichterschaltung IDN die Sättigungsspannung am N-Kanal-MOSFET QMn (Produkt des Einschaltwiderstands des N-Kanal-MOSFET QMn und des zwischen Drain und Source fließenden Stroms) auf einen möglichst kleinen Wert gesteuert wird, also wenn die Durchlassspannung Vf mit Gleichung (5) ausgedrückt werden soll, muss die Durchlassspannung Vf in Gleichung (5) größer als die minimale Sättigungsspannung des N-Kanal-MOSFET QMn sein. Diese Bedingung wird im Folgenden beschrieben. Wenn beispielsweise in Gleichung (5) der Widerstandswert des Widerstands R1 im Vergleich zum Widerstandswert des Widerstands R2 sehr klein ist und außerdem die Differenz δ ausreichend klein ist, kann eine Durchlassspannung Vf erreicht werden, die kleiner als die Durchlassspannung eines üblichen Diodenelements (etwa 0,7 V) ist.If for the purpose of reducing the power consumption of the rectifier circuit IDN the saturation voltage on the N-channel MOSFET QMn (Product of the on-resistance of the N-channel MOSFET QMn and the current flowing between drain and source) is controlled to the smallest possible value, i.e. if the forward voltage Vf is to be expressed with equation (5), the forward voltage Vf in equation (5) must be greater than the minimum saturation voltage of the N-channel MOSFET QMn being. This condition is described below. For example, if in equation (5) is the resistance value of the resistor R1 compared to the resistance value of the resistor R2 is very small and, moreover, the difference δ is sufficiently small, a forward voltage Vf can be achieved which is lower than the forward voltage of a conventional diode element (about 0.7 V).

Werden in Gleichung (5) der Widerstandswert des Widerstands R1 auf 0 und die Differenz δ auf 0 festgelegt, sind das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi und das Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout gleich. Daher ergibt sich für die Durchlassspannung Vf und die Sättigungsspannung des N-Kanal-MOSFET QMn theoretisch 0 V.In equation (5), become the resistance value of the resistor R1 set to 0 and the difference δ set to 0 are the potential of the input terminal Vi and the potential of the output terminal Vout same. Therefore, the forward voltage is Vf and the saturation voltage of the N-channel MOSFET QMn theoretically 0 V.

Im Fall einer negativen Differenz δ (<0) in Gleichung (6), welche die rechte Seite von Gleichung (5) ist, ergibt sich jedoch virtuell eine negative Durchlassspannung Vf. In diesem Fall kommt es bis zum Ansteigen der Spannung am Ausgangsanschluss Vout um |Vf| bis auf die Spannung des Eingangsanschlusses Vi einschwingbedingt zu einem Rückstrom vom Ausgangsanschluss Vout zum Eingangsanschluss Vi, wodurch die Funktion der Gleichrichterschaltung IDN beeinträchtigt wird. Selbst wenn für den NPN-Transistor Q11 und den NPN-Transistor Q12 gleichartige NPN-Bipolartransistorelemente benutzt werden, kann aufgrund individueller Abweichungen und Differenzen in der jeweiligen Umgebungstemperatur von NPN-Transistor Q11 und NPN-Transistor Q12 und dergleichen geschehen, dass δ <0 ist. Um zu gewährleisten, dass δ>0 ist, und zum Verhindern von Rückstrom muss daher entweder der Widerstandswert des Widerstand R1 größer als 0 und die Gleichung (6) auf einen positiven Wert festgelegt werden, oder als Verbindungsverfahren für den NPN-Transistor Q11 muss anstelle des Verfahrens aus 7A das in 7B gezeigte Verfahren verwendet werden.In the case of a negative difference δ (<0) in equation (6), which is the right-hand side of equation (5), however, a virtual negative forward voltage Vf results. In this case, the voltage at the output terminal increases Vout at | Vf | except for the voltage of the input terminal Vi settling to a reverse current from the output terminal Vout to the input port Vi , making the function of the rectifier circuit IDN is affected. Even if for the NPN transistor Q11 and the NPN transistor Q12 Similar NPN bipolar transistor elements can be used due to individual deviations and differences in the respective ambient temperature of the NPN transistor Q11 and NPN transistor Q12 and the like happen that δ <0. To ensure that δ> 0 and to prevent reverse current, either the resistance value of the resistor must be R1 greater than 0 and equation (6) set to a positive value, or as a connection method for the NPN transistor Q11 must instead of the procedure 7A this in 7B methods shown can be used.

Wenn der NPN-Transistor Q11 wie in 7A verbunden ist, ist die Spannung zwischen dem Anodenanschluss (A) und dem Kathodenanschluss (K) gleich der Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q12, da der Basisstrom 1/HFE des Kollektorstroms beträgt.When the NPN transistor Q11 as in 7A is connected, the voltage between the anode connection (A) and the cathode connection (K) is equal to the voltage V BE between the base and emitter of the NPN transistor Q12 , since the base current is 1 / H FE of the collector current.

Wenn hingegen der NPN-Transistor Q11 wie in 7B verbunden ist, fließt der gesamte Strom zwischen Kollektor und Basis, und das Spannungsgefälle ist groß. Die Spannung zwischen dem Anodenanschluss (A) und dem Kathodenanschluss (K) ist somit stärker als im Fall von 7A. Daher ergibt sich δ>0.If, on the other hand, the NPN transistor Q11 as in 7B connected, all the current flows between the collector and the base, and the voltage gradient is large. The voltage between the anode connection (A) and the cathode connection (K) is thus stronger than in the case of 7A . Therefore δ> 0 results.

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 und 9 der Betrieb der Gleichrichterschaltung IDN für den Fall beschrieben, dass mit dem Eingangsanschluss Vi eine Gleichspannungsversorgung und mit dem Ausgangsanschluss Vout ein Verbraucher verbunden ist. 8 zeigt eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Gleichrichterschaltung IDN der zweiten Ausführungsform bei einem Potenzialanstieg aufgrund eines externen Faktors. Beschrieben wird die Veränderung des Verbraucherstroms und des Gate-Potenzials des N-Kanal-MOSFET QMn im Zeitverlauf, wenn in einem eingeschwungenen Zustand, in dem die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluss Vout E0 ist und ein Verbraucherstrom I0 fließt und das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn V0 ist, von außen zwangsweise eine Spannung E1 an den Ausgangsanschluss Vout angelegt wird, die höher als (Vi-Vf) ist. Der externe Faktor in den nachfolgenden Ausführungen ist eine mit dem Ausgangsanschluss Vout verbundene externe Spannungsversorgung.Next, referring to FIG 8th and 9 the operation of the rectifier circuit IDN in the event that described with the input connector Vi a DC power supply and to the output terminal Vout a consumer is connected. 8th Fig. 13 is an explanatory view of the operation of the rectifier circuit IDN the second embodiment in the event of a potential increase due to an external factor. It describes the change in the load current and the gate potential of the N-channel MOSFET QMn over time when in a steady state in which the output voltage at the output terminal Vout E0 is and a load current flows I0 and the gate potential of the N-channel MOSFET QMn V0 is, from the outside, a forced voltage E1 to the output terminal Vout higher than (Vi-Vf). The external factor in the following is one with the output port Vout connected external power supply.

9 zeigt eine erläuternde Ansicht der Gate-Kapazität des N-Kanal-MOSFET QMn. An den Anschlüssen Drain, Gate und Source des N-Kanal-MOSFET QMn liegen elektrische Kapazitäten Cgd, Cgs, Cds vor. Die Gate-Kapazität Ciss des N-Kanal-MOSFET QMn ist (Cgd+Cgs). 9 Fig. 13 is an explanatory view of the gate capacitance of the N-channel MOSFET QMn . At the drain, gate and source connections of the N-channel MOSFET QMn there are electrical capacitances Cgd, Cgs, Cds. The gate capacitance Ciss of the N-channel MOSFET QMn is (Cgd + Cgs).

In 8 liegt bis zu einem Zeitpunkt t0 keine Spannung E1 von der externen Spannungsversorgung am Ausgangsanschluss Vout an und die Gleichrichterschaltung IDN befindet sich in dem obenstehenden eingeschwungenen Zustand.In 8th there is no voltage E1 from the external voltage supply at the output terminal up to a point in time t0 Vout on and the rectifier circuit IDN is in the steady state above.

Zum Zeitpunkt t0 werden der Kollektoranschluss und der Basisanschluss des NPN-Transistors Q11 kurzgeschlossen, weshalb die Spannung zwischen dem Verbindungspunkt zwischen Kollektoranschluss und Basisanschluss und dem Emitter-Anschluss konstant ist. Wenn die Spannung E1 an den Ausgangsanschluss Vout angelegt wird, steigt das Basispotenzial des NPN-Transistor Q12 an, wodurch der NPN-Transistor Q12 stärker leitend wird, sodass das Potenzial am P-Punkt (siehe 6), bei dem es sich um den Verbindungspunkt zwischen dem Kollektoranschluss des NPN-Transistors Q12 und dem anderen Anschluss des Widerstands R3 handelt, gesenkt wird. Da jedoch am N-Kanal-MOSFET QMn wie in 9 gezeigt die Gate-Kapazität Ciss (= Cgd+Cgs) durch die Potenzialdifferenz zwischen P-Punkt und Drain oder durch die Potenzialdifferenz zwischen P-Punkt und Source aufgeladen wird, kann das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn nicht sofort abgesenkt werden.At time t0, the collector connection and the base connection of the NPN transistor become Q11 short-circuited, which is why the voltage between the connection point between the collector connection and the base connection and the emitter connection is constant. When the voltage E1 to the output terminal Vout is applied, the base potential of the NPN transistor increases Q12 on, making the NPN transistor Q12 becomes more conductive, so that the potential at the P point (see 6th ), which is the connection point between the collector terminal of the NPN transistor Q12 and the other terminal of the resistor R3 acts, is lowered. Since, however, on the N-channel MOSFET QMn as in 9 shown the gate capacitance Ciss (= Cgd + Cgs) is charged by the potential difference between P-point and drain or by the potential difference between P-point and source, the gate potential of the N-channel MOSFET QMn not be lowered immediately.

Wenn sich der N-Kanal-MOSFET QMn einschaltet (ON) und das P-Punkt-seitige Potenzial mindestens um die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q14 niedriger als das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn wird, also wenn die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands R4 um die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q14 steigt, so schaltet sich der PNP-Transistor Q14 ein. Durch Einschalten des PNP-Transistors Q14, der eine Stromverstärkungsschaltung bildet, zum Zeitpunkt t0 ist eine abrupte Entladung der Ladung am Gate des N-Kanal-MOSFET QMn möglich. Im Zuge der Entladung der Ladung am Gate des N-Kanal-MOSFET QMn sinkt das Potenzial des Gate ab. Die Zeitspanne von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t1 in 8 ist
eine Verstärkungszeitspanne der Entladung durch die Stromverstärkungsschaltung.
When the N-Channel MOSFET QMn switches on (ON) and the potential on the P-point side is at least equal to the voltage V BE between the base and emitter of the PNP transistor Q14 lower than the gate potential of the N-channel MOSFET QMn becomes, that is, when the potential difference between the two ends of the resistor R4 the voltage V BE between the base and emitter of the PNP transistor Q14 increases, the PNP transistor switches Q14 one. By turning on the PNP transistor Q14 forming a current amplifying circuit, at time t0, there is an abrupt discharge of charge on the gate of the N-channel MOSFET QMn possible. During the discharge of the charge on the gate of the N-channel MOSFET QMn the potential of the gate drops. The time span from time t0 to time t1 in 8th is
an amplification period of the discharge by the current amplification circuit.

Da zum Zeitpunkt t1 die Ladung am Gate des N-Kanal-MOSFET QMn entladen wurde, fällt die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands R4 unter die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des PNP-Transistors Q14, weshalb sich der PNP-Transistor Q14 ausschaltet (OFF). Ab dem Zeitpunkt t1 erfolgt eine langsame Entladung des Gate des N-Kanal-MOSFET QMn über den Widerstand R4, und zum Zeitpunkt t2 schaltet sich der N-Kanal-MOSFET QMn aus. Das Gate-Potenzial zum Zeitpunkt des Ausschaltens des N-Kanal-MOSFET QMn ist in 8 als V1 angegeben. Die Zeitspanne von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 in 8 ist die Nichtverstärkungszeitspanne.Since at time t1 the charge on the gate of the N-channel MOSFET QMn has been discharged, the potential difference between the two ends of the resistor will drop R4 below the voltage V BE between the base and emitter of the PNP transistor Q14 which is why the PNP transistor Q14 switches off (OFF). From time t1, the gate of the N-channel MOSFET is slowly discharged QMn about the resistance R4 , and at time t2 the N-channel MOSFET switches QMn out. The gate potential at the time the N-channel MOSFET is switched off QMn is in 8th indicated as V1. The time span from time t1 to time t2 in 8th is the non-amplification period.

Während der Zeitspanne von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t2, also der Zeit des Einschwingens des N-Kanal-MOSFET QMn von Einschaltung bis Ausschaltung kommt es je nach Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn zu einem Rückstrom vom Ausgangsanschluss Vout zum Eingangsanschluss Vi.During the time span from time t0 to time t2, that is, the time of the settling of the N-channel MOSFET QMn from switch-on to switch-off depends on the gate potential of the N-channel MOSFET QMn to a reverse current from the output port Vout to the input port Vi .

Wenn zum Zeitpunkt t4 die Spannung E1 der externen Spannungsversorgung nicht länger am Ausgangsanschluss Vout anliegt, sinkt aufgrund der Abnahme des Basispotenzials des NPN-Transistors Q11 die Spannung zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q12, weshalb der NPN-Transistor Q12 schwächer leitet. Ab dem Zeitpunkt t4 steigt das Potenzial des P-Punkts aufgrund des Widerstands R3. Da jedoch zum Zeitpunkt t4 die Gate-Kapazität des N-Kanal-MOSFET QMn entladen ist, ist es nicht möglich, das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn sofort zu erhöhen, also die Aufladung der Gate-Kapazität abzuschließen.If at time t4 the voltage E1 of the external voltage supply is no longer at the output connection Vout is applied, decreases due to the decrease in the base potential of the NPN transistor Q11 the voltage between the base and emitter of the NPN transistor Q12 , which is why the NPN transistor Q12 weaker conductors. From the point in time t4, the potential of the P point increases due to the resistance R3 . However, since at time t4 the gate capacitance of the N-channel MOSFET QMn is discharged, it is not possible to use the gate potential of the N-channel MOSFET QMn to increase immediately, i.e. to complete the charging of the gate capacitance.

Wenn sich der NPN-Transistor Q12 ausschaltet und das P-Punkt-seitige Potenzial um die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q13 höher als das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn wird, also wenn die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands R4 um die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q13 steigt, so schaltet sich der NPN-Transistor Q13 ein. Durch Einschalten des NPN-Transistors Q13, der eine Stromverstärkungsschaltung bildet, zum Zeitpunkt t4 ist eine rasche Aufladung der Gate-Kapazität des N-Kanal-MOSFET QMn möglich. Im Zuge der Aufladung der Ladung am Gate des N-Kanal-MOSFET QMn steigt das Potenzial des Gate an. Die Zeitspanne von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t5 in 8 ist eine Verstärkungszeitspanne der Aufladung durch die Stromverstärkungsschaltung.When the NPN transistor Q12 turns off and the P-point-side potential around the voltage V BE between the base and emitter of the NPN transistor Q13 higher than the gate potential of the N-channel MOSFET QMn becomes, that is, when the potential difference between the two ends of the resistor R4 the voltage V BE between the base and emitter of the NPN transistor Q13 increases, the NPN transistor switches Q13 one. By turning on the NPN transistor Q13 , which constitutes a current amplifying circuit, at time t4 is a rapid charge of the gate capacitance of the N-channel MOSFET QMn possible. In the course of charging the charge on the gate of the N-channel MOSFET QMn the potential of the gate increases. The period from Time t4 to time t5 in 8th is a boosting period of charging by the current boosting circuit.

Da zum Zeitpunkt t5 die Ladung am Gate des N-Kanal-MOSFET QMn aufgeladen wurde, fällt die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands R4 unter die Spannung VBE zwischen Basis und Emitter des NPN-Transistors Q13, weshalb sich der NPN-Transistor Q13 ausschaltet. Ab dem Zeitpunkt t5 bewirken der Widerstand R3 und der Widerstand R4 eine langsame Aufladung der Ladung am Gate des N-Kanal-MOSFET QMn, und wenn zum Zeitpunkt t6 das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn V0 erreicht, schaltet sich der N-Kanal-MOSFET QMn vollständig ein. Die Zeitspanne von Zeitpunkt t5 bis Zeitpunkt t6 in 8 ist die Nichtverstärkungszeitspanne.Since at time t5 the charge on the gate of the N-channel MOSFET QMn charged, the potential difference between the two ends of the resistor will drop R4 below the voltage V BE between the base and emitter of the NPN transistor Q13 which is why the NPN transistor Q13 turns off. From the point in time t5, cause the resistance R3 and the resistance R4 a slow charging of the charge on the gate of the N-channel MOSFET QMn , and if at time t6 the gate potential of the N-channel MOSFET QMn When V0 is reached, the N-channel MOSFET switches QMn completely one. The time span from time t5 to time t6 in 8th is the non-amplification period.

Als Nächstes wird der Fall beschrieben, dass bei der Gleichrichterschaltung IDN die Stromverstärkungsschaltungen des NPN-Transistors Q13 und des PNP-Transistors Q14 nicht vorhanden sind. In 8 sind das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn und der Verbraucherstrom für den Fall, dass die Stromverstärkungsschaltungen nicht vorhanden sind, mit einer Strichpunktlinie gezeigt.Next, description will be made of the case that the rectifier circuit IDN the current amplification circuits of the NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 are not present. In 8th are the gate potential of the N-channel MOSFET QMn and the consumer current in the event that the current amplification circuits are not present, shown with a dash-dot line.

Wenn die Spannung E1 der externen Spannungsversorgung am Ausgangsanschluss Vout anliegt, ist der Abfall des Potenzials am Gate des N-Kanal-MOSFET QMn im Vergleich zum Vorhandensein der Stromverstärkungsschaltungen bei Nichtvorhandensein der Stromverstärkungsschaltungen schwächer. Während also bei Vorhandensein der Stromverstärkungsschaltungen in der Zeitspanne Ta zwischen Zeitpunkt t0 und Zeitpunkt t2 Rückstrom fließt, fließt ohne die Stromverstärkungsschaltung der Rückstrom für eine längere Zeitspanne Tb, nämlich von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t3. Wenn die Stromverstärkungsschaltungen nicht in der Gleichrichterschaltung IDN vorhanden sind, verlängert sich somit die Dauer des Fließens von Rückstrom, weshalb die Möglichkeit einer Beschädigung der mit dem Eingangsanschluss Vi verbundenen Spannungsversorgung besteht.When the voltage E1 of the external power supply at the output terminal Vout is applied, is the drop in potential at the gate of the N-channel MOSFET QMn compared to the presence of the current amplification circuits in the absence of the current amplification circuits. While reverse current flows in the time interval Ta between time t0 and time t2 when the current amplification circuit is present, the reverse current flows for a longer time interval Tb without the current amplification circuit, namely from time t0 to time t3. When the current boosting circuits are not in the rectifier circuit IDN are present, the duration of the flow of reverse current is thus lengthened, hence the possibility of damage to the one connected to the input port Vi connected power supply exists.

Wenn keine Spannung E1 mehr am Ausgangsanschluss Vout anliegt, ist der Potenzialanstieg am Gate N-Kanal-MOSFET QMn im Vergleich zum Vorhandensein der Stromverstärkungsschaltung bei Nichtvorhandensein der Stromverstärkungsschaltungen schwächer. Die für die Erholung des Verbraucherstroms benötigte Zeit ist somit bei Vorhandensein der Stromverstärkungsschaltung die Zeitspanne Tc von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t6, während sich ohne die Stromverstärkungsschaltungen die längere Zeitspanne Td von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t7 ergibt, weshalb mehr Zeit bis zum vollständigen Einschalten des N-Kanal-MOSFET QMn vergeht und somit der Verlust an der Gleichrichterschaltung IDN zunimmt.When there is no more voltage E1 at the output connection Vout is applied, the potential increase at the gate is N-channel MOSFET QMn compared to the presence of the current amplification circuit in the absence of the current amplification circuits. The time required for the recovery of the consumer current is therefore the time span Tc from time t4 to time t6 with the presence of the current amplification circuit, while without the current amplification circuits the longer time span Td results from time t4 to time t7, which is why there is more time until the N is fully switched on -Channel MOSFET QMn passes and thus the loss of the rectifier circuit IDN increases.

Wenn die Gleichrichterschaltung IDN für einen Verbraucher mit einer äußerst geringen Leistungsaufnahme benutzt wird und somit auch die Leistungsaufnahme der Gleichrichterschaltung IDN selbst sehr gering sein muss, sind, wie in der ersten Ausführungsform erörtert, die Stromverstärkungsschaltungen nützlich.When the rectifier circuit IDN is used for a consumer with an extremely low power consumption and thus also the power consumption of the rectifier circuit IDN needs to be very small, as discussed in the first embodiment, the current amplifying circuits are useful.

Wie oben beschrieben, umfasst die Gleichrichterschaltung IDN der zweiten Ausführungsform den N-Kanal-MOSFET QMn, den NPN-Transistor Q11, den NPN-Transistor Q12, den NPN-Transistor Q13 und den PNP-Transistor Q14 mit zueinander gegensätzlicher Polarität, den Widerstand R1, den Widerstand R2, den Widerstand R3, den Widerstand R4, den Eingangsanschluss Vi und den Ausgangsanschluss Vout. Durch diese Konfigurierung kann bei der Gleichrichterschaltung IDN die Potenzialdifferenz zwischen dem Eingangsanschluss Vi und dem Ausgangsanschluss Vout im Vergleich zur Durchlassspannung eines Diodenelements (0,4 V bis 0,7 V) auf einen äußerst niedrigen Wert (beispielsweise 200 mV) eingestellt werden. Wenn bei der Gleichrichterschaltung IDN eine elektromotorische Kraft an den Ausgangsanschluss Vout angeschlossen wird und das Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout höher als das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi wird, kann der Rückstrom im Vergleich zum Nichtvorhandensein der durch den NPN-Transistor Q13 und den PNP-Transistor Q14 gebildeten Verstärkungsschaltungen rasch blockiert werden. Auch kann bei der Gleichrichterschaltung IDN nach dem Entfernen der elektromotorischen Kraft die Spannungsversorgung des Verbrauchers rasch beginnen.As described above, the rectifier circuit includes IDN of the second embodiment, the N-channel MOSFET QMn , the NPN transistor Q11 , the NPN transistor Q12 , the NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 with opposing polarity, the resistance R1 , the resistance R2 , the resistance R3 , the resistance R4 , the input connector Vi and the output connector Vout . This configuration enables the rectifier circuit IDN the potential difference between the input terminal Vi and the output connector Vout can be set to an extremely low value (for example, 200 mV) compared to the forward voltage of a diode element (0.4 V to 0.7 V). If at the rectifier circuit IDN an electromotive force to the output terminal Vout connected and the potential of the output connection Vout higher than the potential of the input terminal Vi the reverse current can be compared to the absence of that through the NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 formed amplification circuits are quickly blocked. Can also be used in the rectifier circuit IDN after removing the electromotive force, quickly start supplying power to the consumer.

Die in 6 gezeigten Stromverstärkungsschaltungen der zweiten Ausführungsform sind durch Bipolartransistorelemente ausgebildet, können jedoch auch durch MOSFET-Elemente ausgebildet sein.In the 6th The shown current amplification circuits of the second embodiment are formed by bipolar transistor elements, but can also be formed by MOSFET elements.

10 zeigt eine Ansicht, die ein Abwandlungsbeispiel der Stromverstärkungsschaltungen der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Bei den Stromverstärkungsschaltungen aus 10 wird als das dritte Transistorelement anstelle des NPN-Transistors Q13 ein N-Kanal-MOSFET Q13n benutzt. Als das vierte Transistorelement wird anstelle des PNP-Transistors Q14 ein P-Kanal-MOSFET Q14p benutzt. Bei dem N-Kanal-MOSFET Q13n und dem P-Kanal-MOSFET Q14p entspricht der Drain-Anschluss dem ersten Anschluss, der Source-Anschluss dem zweiten Anschluss und der Gate-Anschluss dem dritten Anschluss. 10 FIG. 13 is a view illustrating a modification example of the current amplifying circuits of the second embodiment. Off in the current amplification circuits 10 is used as the third transistor element instead of the NPN transistor Q13 an N-channel MOSFET Q13n used. As the fourth transistor element is used in place of the PNP transistor Q14 a P-channel MOSFET Q14p used. In the case of the N-channel MOSFET Q13n and the P-channel MOSFET Q14p the drain connection corresponds to the first connection, the source connection corresponds to the second connection and the gate connection corresponds to the third connection.

Wenn in 10 das P-Punktpotenzial um das Gate-Source-Schwellenpotenzial höher als das Source-Potenzial des N-Kanal-MOSFET Q13n ist, schaltet sich der N-Kanal-MOSFET Q13n ein. Wenn sich der N-Kanal-MOSFET Q13n einschaltet, werden der Gate-Anschluss und die Spannungsversorgung Vcc des N-Kanal-MOSFET QMn kurzgeschlossen. Wenn das P-Punktpotenzial um das Gate-Source-Schwellenpotenzial niedriger als das Source-Potenzial des P-Kanal-MOSFET Q14p ist, schaltet sich der P-Kanal-MOSFET Q14p ein. Wenn sich der P-Kanal-MOSFET Q14p einschaltet, werden der Gate-Anschluss und der Source-Anschluss des N-Kanal-MOSFET QMn kurzgeschlossen.If in 10 the P point potential higher than that by the gate-source threshold potential Source potential of the N-channel MOSFET Q13n is, the N-channel MOSFET switches Q13n one. When the N-Channel MOSFET Q13n turns on, the gate connection and the power supply Vcc of the N-channel MOSFET QMn shorted. When the P-point potential is lower than the source potential of the P-channel MOSFET by the gate-source threshold potential Q14p the P-channel MOSFET turns on Q14p one. When the P-Channel MOSFET Q14p turns on, the gate and source of the N-channel MOSFET become QMn shorted.

Auch wenn die Stromverstärkungsschaltungen durch den N-Kanal-MOSFET Q13n und den P-Kanal-MOSFET Q14p ausgebildet sind, ergibt sich somit die gleiche Wirkungsweise wie bei der Ausbildung durch den NPN-Transistor Q13 und den PNP-Transistor Q14. Wenn die Stromverstärkungsschaltungen durch den N-Kanal-MOSFET Q13n und den P-Kanal-MOSFET Q14p ausgebildet sind, deren Einschaltwiderstand niedrig ist, besteht zudem die Möglichkeit, die Einschwingdauer des N-Kanal-MOSFET QMp weiter zu verkürzen.Even if the current amplification circuits through the N-channel MOSFET Q13n and the P-channel MOSFET Q14p are formed, thus results in the same mode of action as in the formation by the NPN transistor Q13 and the PNP transistor Q14 . When the current amplifying circuits through the N-channel MOSFET Q13n and the P-channel MOSFET Q14p are designed whose on-resistance is low, there is also the possibility of the settling time of the N-channel MOSFET QMp to shorten further.

Als Nächstes wird ein Beispiel für eine Boosterschaltung beschrieben, die die Spannung der Spannungsversorgung Vcc der zweiten Ausführungsform erzeugt.Next, an example of a booster circuit that increases the voltage of the power supply will be described Vcc the second embodiment generated.

11 zeigt eine Ansicht, die ein Schaltbeispiel der Spannungsversorgung Vcc der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Die Boosterschaltung ist durch einen Schaltabschnitt SW, der Schaltvorgänge ausführt, einen Kondensator C11, einen Kondensator C12, eine Diode D11 und eine Diode D12 ausgebildet. Der Kondensator C11 entspricht dem ersten Kondensator und der Kondensator C12 entspricht dem zweiten Kondensator. Die Diode D11 entspricht dem ersten Diodenelement und die Diode D12 entspricht dem zweiten Diodenelement. Die Durchlassspannung der Diode D11 und der Diode D12 ist jeweils Vf. 11 Fig. 13 is a view showing a circuit example of the power supply Vcc illustrated in the second embodiment. The booster circuit is through a switching section SW that performs switching operations, a capacitor C11 , a capacitor C12 , a diode D11 and a diode D12 educated. The condenser C11 corresponds to the first capacitor and the capacitor C12 corresponds to the second capacitor. The diode D11 corresponds to the first diode element and the diode D12 corresponds to the second diode element. The forward voltage of the diode D11 and the diode D12 is in each case Vf.

Mit dem Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDN sind die Eingangsseite des Schaltabschnitts SW, der Anodenanschluss der Diode D11 und der eine Anschluss des Kondensators C12 verbunden. Die Ausgangsseite des Schaltabschnitts SW und der eine Anschluss des Kondensators C11 sind verbunden. Der andere Anschluss des Kondensators C11, der Kathodenanschluss der Diode D11 und der Anodenanschluss der Diode D12 sind verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem anderen Anschluss des Kondensators C11, dem Kathodenanschluss der Diode D11 und dem Anodenanschluss der Diode D12 gilt als Q-Punkt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kathodenanschluss der Diode D12 und dem anderen Anschluss des Kondensators C12 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem anderen Anschluss des Widerstands R2, dem einen Anschluss des Widerstands R3 und dem Kollektoranschluss des NPN-Transistor Q13 verbunden.With the output connector Vout the rectifier circuit IDN are the input side of the switching section SW , the anode connection of the diode D11 and one connection of the capacitor C12 connected. The output side of the switching section SW and one connection of the capacitor C11 are connected. The other terminal of the capacitor C11 , the cathode connection of the diode D11 and the anode connection of the diode D12 are connected. The connection point between the other terminal of the capacitor C11 , the cathode connection of the diode D11 and the anode connection of the diode D12 is considered a Q point. The connection point between the cathode connection of the diode D12 and the other connection of the capacitor C12 is to the connection point between the other terminal of the resistor R2 , one connection of the resistor R3 and the collector connection of the NPN transistor Q13 connected.

Der Schaltabschnitt SW ist eine Schaltung eines DC-DC-Wandlers oder dergleichen, der eine Sinuswelle erzeugt, die sich mit Tastverhältniswerten verändert, die weder 0 % noch 100 % sind. Der Schaltabschnitt SW ist mit dem Ausgangsanschluss Vout verbunden und führt Schaltvorgänge zwischen dem Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout und dem Potenzial der Masse GND aus. Wenn sich der Schaltabschnitt SW auf dem Potenzial der Masse GND befindet, wird über die Diode D11 am Kondensator C11 das Potenzial (Vout-Vf) aufgeladen und auf Gleichstrompotenzial von (Vout-Vf) geglättet. Wenn sich der Schaltabschnitt SW auf dem Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout befindet, nimmt das Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout um das Gleichstrompotenzial von (Vout-Vf), mit dem der Kondensator C11 aufgeladen wurde, zu, wodurch das Potenzial des Q-Punkts (2xVout-Vf) wird. Der Kondensator C12 wird über die Diode D12 mit diesem Potenzial aufgeladen, welches dadurch geglättet wird, wodurch als Spannungsversorgung Vcc das Gleichstrompotenzial (2x (Vout-Vf)) erlangt wird.The switching section SW is a circuit of a DC-DC converter or the like that generates a sine wave that varies with duty cycle values that are neither 0% nor 100%. The switching section SW is with the output connector Vout connected and performs switching operations between the potential of the output terminal Vout and the potential of the crowd GND out. When the switching section SW on the potential of the earth GND is located via the diode D11 on the capacitor C11 the potential (Vout-Vf) is charged and smoothed to the DC potential of (Vout-Vf). When the switching section SW at the potential of the output terminal Vout takes the potential of the output terminal Vout about the DC potential of (Vout-Vf) with which the capacitor C11 charged to, making the potential of the Q point (2xVout-Vf). The condenser C12 is going through the diode D12 charged with this potential, which is thereby smoothed, thus acting as a voltage supply Vcc the DC potential (2x (Vout-Vf)) is obtained.

Die Boosterschaltung aus 11 ist nur ein Beispiel für die Spannungsversorgung Vcc, und die Spannungsversorgung Vcc ist nicht auf diese Boosterschaltung beschränkt.The booster circuit off 11 is just an example of the power supply Vcc , and the power supply Vcc is not limited to this booster circuit.

Dritte AusführungsformThird embodiment

12 zeigt ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichrichterschaltung IDP gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Die Gleichrichterschaltung IDP der dritten Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass der in 1 gezeigten Gleichrichterschaltung IDP der ersten Ausführungsform eine Z-Diode DZ hinzugefügt wurde. Elemente der dritten Ausführungsform, die mit 1 bis 5 identisch sind oder diesen entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt. 12th Fig. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a rectifier circuit IDP illustrated according to a third embodiment. The rectifier circuit IDP of the third embodiment is configured such that the in 1 shown rectifier circuit IDP the first embodiment a Zener diode Double room was added. Elements of the third embodiment associated with 1 until 5 are identical or correspond to these are provided with the same reference numerals and their description is omitted.

Der Anodenanschluss der Z-Diode DZ ist mit dem Basisanschluss des NPN-Transistors Q4 verbunden, und der Kathodenanschluss der Z-Diode DZ ist mit dem Ausgangsanschluss Vout verbunden. Die Z-Diode DZ begrenzt eine Spannung VGS zwischen Gate und Source des P-Kanal-MOSFET QMp. Allerdings gilt, dass die Z-Spannung der Z-Diode DZ mindestens eine Spannung VGS zwischen Gate und Source ist, bei der ein Einschaltwiderstand gewährleistet werden kann, bei dem der P-Kanal-MOSFET QMp den von dem Verbraucher am Ausgangsanschluss Vout benötigten Ausgangsstrom in ausreichendem Maße fließen lassen kann. Da auf diese Weise das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp lediglich bis zu dem Potenzial absinkt, das sich unter Abzug der Z-Spannung vom Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout (also vom Source-seitigen Potenzial) ergibt, kann verhindert werden, dass sich der P-Kanal-MOSFET QMp weiter als nötig einem Sättigungszustand annähert. Da im transienten Zustand des P-Kanal-MOSFET QMp diejenige Ladungsgröße der Gate-Kapazität, die es zu verändern gilt, nämlich die Schwankungsamplitude des Gate-Potenzials, eingeschränkt werden kann, verbessert sich das Einschwingverhalten des P-Kanal-MOSFET QMp in Bezug auf einen Potenzialanstieg am Ausgangsanschluss Vout über das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi hinaus. Dies ist in 13 gezeigt.The anode connection of the Zener diode Double room is to the base connection of the NPN transistor Q4 connected, and the cathode connection of the Zener diode Double room is with the output connector Vout connected. The Zener diode Double room limits a voltage V GS between the gate and source of the P-channel MOSFET QMp . However, it applies that the Zener voltage of the Zener diode Double room at least one voltage V GS between gate and source, at which an on-resistance can be guaranteed, at which the P-channel MOSFET QMp that of the consumer at the output connection Vout can allow the required output current to flow sufficiently. Since in this way the gate potential of the P-channel MOSFET QMp only drops to the potential that, after subtracting the Z-voltage, is from the potential of the output connection Vout (i.e. from the source-side potential), it can be prevented that the P-channel MOSFET QMp approaches a state of saturation further than necessary. Since in the transient state of the P-channel MOSFET QMp that charge size of the gate capacitance that needs to be changed, namely the fluctuation amplitude of the gate potential, can be restricted, the transient response of the P-channel MOSFET is improved QMp in relation to a potential increase at the output connection Vout about the potential of the input connection Vi out. This is in 13th shown.

13 zeigt eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Gleichrichterschaltung IDP der dritten Ausführungsform für den Fall, dass die Z-Diode DZ vorhanden ist. In 13 wird ebenso wie in 3 die Veränderung des Verbraucherstroms und des Gate-Potenzials des P-Kanal-MOSFET QMp im Zeitverlauf beschrieben, wenn in einem eingeschwungenen Zustand, in dem die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluss Vout E0 ist und ein Verbraucherstrom I0 fließt und das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp V0 ist, von außen zwangsweise eine Spannung E1 an den Ausgangsanschluss Vout angelegt wird, die höher als (Vi-Vf) ist. Das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp und der Verbraucherstrom für den Fall, dass die Z-Diode DZ vorhanden ist, sind mit einer Strichlinie gezeigt. Das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp und der Verbraucherstrom für den Fall, dass die Z-Diode DZ nicht vorhanden ist, sind mit einer Strichpunktlinie gezeigt. 13th Fig. 13 is an explanatory view of the operation of the rectifier circuit IDP the third embodiment in the event that the Zener diode Double room is available. In 13th becomes just like in 3 the change in the load current and the gate potential of the P-channel MOSFET QMp described over time when in a steady state in which the output voltage at the output terminal Vout E0 is and a load current flows I0 and the gate potential of the P-channel MOSFET QMp V0 is, from the outside, a forced voltage E1 to the output terminal Vout higher than (Vi-Vf). The gate potential of the P-channel MOSFET QMp and the consumer current in the event that the Zener diode Double room is present are shown with a dashed line. The gate potential of the P-channel MOSFET QMp and the consumer current in the event that the Zener diode Double room does not exist are shown with a dash-dotted line.

Wenn keine Z-Diode DZ vorhanden ist, ist das Gate-Potenzial des P-Kanal-MOSFET QMp V0. Wenn die Z-Diode DZ das Gate-Potenzial von V0 auf V0DZ (>V0) anhebt und dadurch trotz Linderung des Sättigungsgrads des P-Kanal-MOSFET QMp ein ausreichender Verbraucherstrom gewährleistet werden kann, kann durch Anheben des Gate-Potenzials von V0 auf V0DZ die Dauer des Fließens von Rückstrom vom Ausgangsanschluss Vout zum Eingangsanschluss Vi verkürzt werden. Das heißt, die Zeitspanne des Fließens von Rückstrom reicht für den Fall, dass keine Z-Diode DZ vorhanden ist, von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t2, während die Zeitspanne des Fließens von Rückstrom für den Fall, dass die Z-Diode DZ vorhanden ist, von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t8 (<t2) reicht. Die Zeit für die Erholung des Verbraucherstroms, also die Zeit von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t6, wird von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Z-Diode DZ nicht beeinflusst.If no Zener diode Double room is present, is the gate potential of the P-channel MOSFET QMp V0. When the Zener diode Double room the gate potential increases from V0 to V0 DZ (> V0) and thereby despite the alleviation of the degree of saturation of the P-channel MOSFET QMp a sufficient consumer current can be guaranteed, the duration of the flow of reverse current from the output connection can be increased by raising the gate potential from V0 to V0 DZ Vout to the input port Vi be shortened. This means that the period of time for reverse current to flow is sufficient in the event that there is no Zener diode Double room is present from time t0 to time t2, during the period of flow of reverse current in the event that the Zener diode Double room is present, extends from time t0 to time t8 (<t2). The time for the recovery of the consumer current, that is to say the time from time t4 to time t6, depends on the presence or absence of the Zener diode Double room unaffected.

Wie oben beschrieben, umfasst die Gleichrichterschaltung IDP der dritten Ausführungsform die Z-Diode DZ, deren Kathodenanschluss mit dem Ausgangsanschluss Vout verbunden ist und deren Anodenanschluss mit dem Basisanschluss des NPN-Transistors Q4 verbunden ist. Da durch diese Konfigurierung die Schwankungsamplitude des Gate-Potenzials des P-Kanal-MOSFET QMp eingeschränkt werden kann, kann die Zeit des Fließens von Rückstrom vom Ausgangsanschluss Vout zum Eingangsanschluss Vi verkürzt werden.As described above, the rectifier circuit includes IDP of the third embodiment, the Zener diode Double room whose cathode connection with the output connection Vout is connected and its anode connection to the base connection of the NPN transistor Q4 connected is. Because by this configuration, the fluctuation amplitude of the gate potential of the P-channel MOSFET QMp can be restricted, the time of flow of reverse current from the output port Vout to the input port Vi be shortened.

Vierte AusführungsformFourth embodiment

14 zeigt ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichrichterschaltung IDN gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht. Die Gleichrichterschaltung IDN der vierten Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass der in 6 gezeigten Gleichrichterschaltung IDN der zweiten Ausführungsform eine Z-Diode DZ hinzugefügt wurde. Elemente der vierten Ausführungsform, die mit 6 bis 11 identisch sind oder diesen entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt. 14th Fig. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a rectifier circuit IDN illustrated according to a fourth embodiment. The rectifier circuit IDN of the fourth embodiment is configured such that the in 6th shown rectifier circuit IDN the second embodiment a Zener diode Double room was added. Elements of the fourth embodiment associated with 6th until 11 are identical or correspond to these are provided with the same reference numerals and their description is omitted.

Der Anodenanschluss der Z-Diode DZ ist mit dem Eingangsanschluss Vi verbunden und der Kathodenanschluss der Z-Diode DZ ist mit dem Basisanschluss des PNP-Transistors Q14 verbunden. Die Z-Diode DZ begrenzt eine Spannung VGS zwischen Gate und Source des N-Kanal-MOSFET QMn. Allerdings gilt, dass die Z-Spannung der Z-Diode DZ mindestens eine Spannung VGS zwischen Gate und Source ist, bei der ein Einschaltwiderstand gewährleistet werden kann, bei dem der N-Kanal-MOSFET QMn den von dem Verbraucher am Ausgangsanschluss Vout benötigten Ausgangsstrom in ausreichendem Maße fließen lassen kann. Da
auf diese Weise das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn lediglich bis zu dem Potenzial steigt, das sich unter Hinzurechnung der Z-Spannung zum Potenzial des Ausgangsanschlusses Vout (also vom Source-seitigen Potenzial) ergibt, kann verhindert werden, dass der N-Kanal-MOSFET QMn weiter als nötig in einen Sättigungszustand eintritt. Da im transienten Zustand des N-Kanal-MOSFET QMn diejenige Ladungsgröße der Gate-Kapazität, die es zu verändern gilt, nämlich die Schwankungsamplitude des Gate-Potenzials, eingeschränkt werden kann, verbessert sich das Einschwingverhalten des N-Kanal-MOSFET QMn in Bezug auf einen Potenzialanstieg am Ausgangsanschluss Vout über das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi hinaus. Dies ist in 15 gezeigt.
The anode connection of the Zener diode Double room is with the input connector Vi connected and the cathode connection of the Zener diode Double room is to the base connection of the PNP transistor Q14 connected. The Zener diode Double room limits a voltage V GS between the gate and source of the N-channel MOSFET QMn . However, it applies that the Zener voltage of the Zener diode Double room at least one voltage V GS between gate and source, at which an on-resistance can be guaranteed, at which the N-channel MOSFET QMn that of the consumer at the output connection Vout can allow the required output current to flow sufficiently. There
in this way the gate potential of the N-channel MOSFET QMn only increases up to the potential that is added to the potential of the output connection when the Z voltage is added Vout (i.e. from the source-side potential), it can be prevented that the N-channel MOSFET QMn enters a state of saturation further than necessary. As in the transient state of the N-channel MOSFET QMn that charge size of the gate capacitance that needs to be changed, namely the fluctuation amplitude of the gate potential, can be restricted, the transient response of the N-channel MOSFET is improved QMn in relation to a potential increase at the output connection Vout about the potential of the input connection Vi out. This is in 15th shown.

15 zeigt eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Gleichrichterschaltung IDN der vierten Ausführungsform für den Fall, dass eine Z-Diode DZ vorhanden ist. In 15 wird ebenso wie in 8 die Veränderung des Verbraucherstroms und des Gate-Potenzials des N-Kanal-MOSFET QMn im Zeitverlauf beschrieben, wenn in einem eingeschwungenen Zustand, in dem die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluss Vout E0 ist und ein Verbraucherstrom I0 fließt und das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn V0 ist, von außen zwangsweise eine Spannung E1 an den Ausgangsanschluss Vout angelegt wird, die höher als (Vi-Vf) ist. Das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn und der Verbraucherstrom für den Fall, dass die Z-Diode DZ vorhanden ist, sind mit einer Strichlinie gezeigt. Das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn und der Verbraucherstrom für den Fall, dass die Z-Diode DZ nicht vorhanden ist, sind mit einer Strichpunktlinie gezeigt. 15th Fig. 13 is an explanatory view of the operation of the rectifier circuit IDN the fourth embodiment for the case that a Zener diode Double room is available. In 15th becomes just like in 8th the change in the load current and the gate potential of the N-channel MOSFET QMn described in the course of time when in a steady state State in which the output voltage at the output terminal Vout E0 is and a load current flows I0 and the gate potential of the N-channel MOSFET QMn V0 is, from the outside, a forced voltage E1 to the output terminal Vout higher than (Vi-Vf). The gate potential of the N-channel MOSFET QMn and the consumer current in the event that the Zener diode Double room is present are shown with a dashed line. The gate potential of the N-channel MOSFET QMn and the consumer current in the event that the Zener diode Double room does not exist are shown with a dash-dotted line.

Wenn keine Z-Diode DZ vorhanden ist, ist das Gate-Potenzial des N-Kanal-MOSFET QMn V0. Wenn die Z-Diode DZ das Gate-Potenzial von V0 auf V0DZ (<V0) absenkt und dadurch trotz Linderung des Sättigungsgrads des N-Kanal-MOSFET QMn ein ausreichender Verbraucherstrom gewährleistet werden kann, kann durch Senken des Gate-Potenzials von V0 auf V0DZ die Dauer des Fließens von Rückstrom vom Ausgangsanschluss Vout zum Eingangsanschluss Vi verkürzt werden. Das heißt, die Zeitspanne des Fließens von Rückstrom reicht für den Fall, dass keine Z-Diode DZ vorhanden ist, von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t2, während die Zeitspanne des Fließens von Rückstrom für den Fall, dass die Z-Diode DZ vorhanden ist, von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t8 (<t2) reicht. Die Zeit für die Erholung des Verbraucherstroms, also die Zeit von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t6, wird von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Z-Diode DZ nicht beeinflusst.If no Zener diode Double room is present, is the gate potential of the N-channel MOSFET QMn V0. When the Zener diode Double room the gate potential drops from V0 to V0 DZ (<V0) and thereby despite the reduction in the degree of saturation of the N-channel MOSFET QMn a sufficient consumer current can be guaranteed, the duration of the flow of reverse current from the output connection can be reduced by lowering the gate potential from V0 to V0 DZ Vout to the input port Vi be shortened. This means that the period of time for reverse current to flow is sufficient in the event that there is no Zener diode Double room is present from time t0 to time t2, during the period of flow of reverse current in the event that the Zener diode Double room is present, extends from time t0 to time t8 (<t2). The time for the recovery of the consumer current, that is to say the time from time t4 to time t6, depends on the presence or absence of the Zener diode Double room unaffected.

Wie oben beschrieben, umfasst die Gleichrichterschaltung IDN die Z-Diode DZ, deren Anodenanschluss mit dem Eingangsanschluss Vi verbunden ist und deren Kathodenanschluss mit dem Basisanschluss des PNP-Transistors Q14 verbunden ist. Da durch diese Konfigurierung die Schwankungsamplitude des Gate-Potenzials des N-Kanal-MOSFET QMn eingeschränkt werden kann, kann die Zeit des Fließens von Rückstrom vom Ausgangsanschluss Vout zum Eingangsanschluss Vi verkürzt werden.As described above, the rectifier circuit includes IDN the Zener diode Double room , whose anode connection with the input connection Vi is connected and its cathode connection to the base connection of the PNP transistor Q14 connected is. Since this configuration reduces the fluctuation amplitude of the gate potential of the N-channel MOSFET QMn can be restricted, the time of flow of reverse current from the output port Vout to the input port Vi be shortened.

Fünfte AusführungsformFifth embodiment

16 zeigt ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung 1 gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht. Elemente der fünften Ausführungsform, die mit 1 bis 15 identisch sind oder diesen entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt. 16 Fig. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a DC power supply combination circuit 1 illustrated according to a fifth embodiment. Elements of the fifth embodiment associated with 1 until 15th are identical or correspond to these are provided with the same reference numerals and their description is omitted.

Die Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung 1 ist durch Kombinieren von n Gleichrichterschaltungen ID1-IDn (wobei n eine beliebige ganze Zahl ist) und m üblichen Dioden D1-Dm (wobei m eine beliebige ganze Zahl ist) ausgebildet. Bei den Gleichrichterschaltungen ID1-IDn handelt es sich um beliebige von der Gleichrichterschaltung IDP der ersten Ausführungsform, der Gleichrichterschaltung IDN der zweiten Ausführungsform, der Gleichrichterschaltung IDP der dritten Ausführungsform und der Gleichrichterschaltung IDN der vierten Ausführungsform. Die Gleichrichterschaltungen ID1-IDN sind ideale Diodenschaltungen, deren Durchlassspannung kleiner als die der üblichen Dioden D1-Dm ist. Im Folgenden werden die Gleichrichterschaltungen ID1-IDn als Gleichrichterschaltungen ID1-IDn mit geringem Spannungsgefälle‟ bezeichnet. Unter den Gleichrichterschaltungen ID1-IDn mit geringem Spannungsgefälle können die Gleichrichterschaltung IDP und die Gleichrichterschaltung IDN miteinander vermischt vorliegen. In diesem Fall entspricht die Gleichrichterschaltung IDP einer ersten Gleichrichterschaltung und die Gleichrichterschaltung IDN einer zweiten Gleichrichterschaltung.The DC power supply combination circuit 1 is by combining n rectifier circuits ID1-IDn (where n is any integer) and m common diodes D1-Dm (where m is any integer). With the rectifier circuits ID1-IDn it is any of the rectifier circuit IDP of the first embodiment, the rectifier circuit IDN of the second embodiment, the rectifier circuit IDP the third embodiment and the rectifier circuit IDN the fourth embodiment. The rectifier circuits ID1- IDN are ideal diode circuits with a forward voltage lower than that of conventional diodes D1-Dm is. The following are the rectifier circuits ID1-IDn as rectifier circuits ID1-IDn with a low voltage gradient ‟. Among the rectifier circuits ID1-IDn with a small voltage gradient, the rectifier circuit IDP and the rectifier circuit IDN present mixed with one another. In this case, the rectifier circuit is the same IDP a first rectifier circuit and the rectifier circuit IDN a second rectifier circuit.

Mit den Eingangsanschlüssen Vi der Gleichrichterschaltungen ID1-IDn mit geringem Spannungsgefälle sind Gleichspannungsversorgungen Vi1-Vin verbunden. Das Bezugspotenzial Vref dient zum Zuführen von Ansteuerstrom der Gleichrichterschaltungen ID1-IDn mit geringem Spannungsgefälle. Das Bezugspotenzial Vref der Gleichrichterschaltung IDP ist die Masse GND, deren Potenzial in Bezug auf das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi wenigstens um das Potenzial zwischen Gate und Source niedriger ist, bei dem sich der P-Kanal-MOSFET QMp einschalten kann. Das Bezugspotenzial Vref der Gleichrichterschaltung IDN ist die Spannungsversorgung Vcc, deren Potenzial in Bezug auf das Potenzial des Eingangsanschlusses Vi wenigstens um das Potenzial zwischen Gate und Source höher ist, bei dem sich der N-Kanal-MOSFET QMn einschalten kann. Mit den Anodenanschlüssen der Dioden D1-Dm sind Gleichspannungsversorgungen Ei1-Eim verbunden. Alle Kathodenanschlüsse der Dioden D1-Dm und alle Ausgangsanschlüsse Vout der Gleichrichterschaltungen ID1-IDN mit geringem Spannungsgefälle sind verbunden. V0 ist die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung 1.With the input connectors Vi of the rectifier circuits ID1-IDn DC voltage supplies are used with a small voltage gradient Vi1-Vin connected. The reference potential Vref is used to supply drive current to the rectifier circuits ID1-IDn with a small voltage gradient. The reference potential Vref the rectifier circuit IDP is the crowd GND , their potential in relation to the potential of the input terminal Vi is at least lower by the potential between the gate and source at which the P-channel MOSFET QMp can turn on. The reference potential Vref the rectifier circuit IDN is the power supply Vcc , their potential in relation to the potential of the input terminal Vi is at least higher by the potential between gate and source at which the N-channel MOSFET QMn can turn on. With the anode connections of the diodes D1-Dm are DC power supplies Ei1-Eim connected. All cathode connections of the diodes D1-Dm and all output connections Vout of the rectifier circuits ID1-IDN with a small voltage gradient are connected. V0 is the output voltage of the DC power supply combination circuit 1 .

Es wird nun ein konkretes Beispiel der Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung 1 beschrieben. n=1 und m=1, und die Gleichspannungsversorgung Ei1 beträgt 12 V. Die Gleichrichterschaltung ID1 mit geringem Spannungsgefälle ist eine Gleichrichterschaltung IDP und die Gleichspannungsversorgung Vi1 beträgt 5 V. Das Bezugspotenzial Vref ist das Potenzial der Masse GND. Wenn bei dieser Konfigurierung die Ausgangsleistung konstant ist, ist auf der 12-V-Seite, deren Leistungsaufnahme gering ist, die Versorgungsspannung hoch, weshalb das Spannungsgefälle der Diode D1 in Bezug auf die Versorgungsspannung ignoriert werden kann, und auch der Leistungsverlust an der Diode D1 kann ignoriert werden. Daher kann die übliche Diode D1 benutzt werden, deren Spannungsgefälle in Bezug auf die Gleichspannungsversorgung Ei1 zwar groß ist, die aber kostengünstig ist. Auf der 5-V-Seite mit der hohen Leistungsaufnahme dagegen ist die Versorgungsspannung niedrig, weshalb die Höhe des Spannungsgefälles in Bezug auf die Versorgungsspannung nicht ignoriert werden kann und auch der Leistungsverlust an der Diode nicht ignoriert werden kann. Daher wird die Gleichrichterschaltung IDP benutzt, die eine ideale Diodenschaltung ist, deren Spannungsgefälle in Bezug auf die Gleichspannungsversorgung Vi1 gering ist, die aber kostenintensiver ist. Daher ist es bei der Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung 1 möglich, eine Einschränkung von Leistungsverlusten und eine Einschränkung der Kosten miteinander zu vereinbaren.A concrete example of the DC power supply combination circuit will now be given 1 described. n = 1 and m = 1, and the DC power supply Egg1 is 12 V. The rectifier circuit ID1 with a small voltage drop is a rectifier circuit IDP and the DC power supply Vi1 is 5 V. The reference potential Vref is the potential of the crowd GND . If the output power is constant with this configuration, the supply voltage is high on the 12 V side, whose power consumption is low, which is why the voltage gradient of the diode is high D1 with regard to the supply voltage can be ignored can, and also the loss of power on the diode D1 can be ignored. Therefore, the usual diode D1 are used whose voltage gradient in relation to the DC voltage supply Egg1 big, but inexpensive. On the other hand, on the 5 V side with the high power consumption, the supply voltage is low, which is why the size of the voltage gradient in relation to the supply voltage cannot be ignored and the power loss at the diode cannot be ignored either. Hence the rectifier circuit IDP used, which is an ideal diode circuit, whose voltage gradient in relation to the DC voltage supply Vi1 is low, but it is more expensive. Therefore, it is with the DC power supply combination circuit 1 possible to agree a limitation of power losses and a limitation of costs.

Wie oben beschrieben, umfasst die Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung 1 der fünften Ausführungsform die Gleichspannungsversorgungen Ei1-Eim, Vi1-Vin, die Gleichrichterschaltungen ID1-IDn mit geringem Spannungsgefälle und die Dioden D1-Dm. Ei1-Eim sind jeweils mit den Anodenanschlüssen der Dioden D1-Dm verbunden. Die Gleichspannungsversorgungen Vi1-Vin sind jeweils mit den Eingangsanschlüssen Vi der Gleichrichterschaltungen ID1-IDn mit geringem Spannungsgefälle verbunden. Die Kathodenanschlüsse der Dioden D1-Dm und die Ausgangsanschlüsse Vout der Gleichrichterschaltungen ID1-IDn mit geringem Spannungsgefälle sind verbunden. Somit sind mit den Gleichspannungsversorgungen Ei1-Eim, deren Versorgungsspannung hoch und deren Leistungsaufnahme niedrig ist, die üblichen Dioden D1-Dm verbunden, während mit den Gleichspannungsversorgungen Vi1-Vin, deren Versorgungsspannung niedrig und deren Leistungsaufnahme hoch ist, die Gleichrichterschaltungen ID1-IDn mit geringem Spannungsgefälle verbinden, die ideale Diodenschaltungen sind, wodurch die Einschränkung von Leistungsverlusten und die Einschränkung der Kosten miteinander vereinbart werden können.As described above, the DC power supply combination circuit comprises 1 of the fifth embodiment, the DC power supplies Ei1-Eim , Vi1-Vin who have favourited rectifier circuits ID1-IDn with a small voltage gradient and the diodes D1-Dm . Ei1-Eim are each connected to the anode connections of the diodes D1-Dm connected. The DC power supplies Vi1-Vin are each with the input connections Vi of the rectifier circuits ID1-IDn associated with a low voltage gradient. The cathode connections of the diodes D1-Dm and the output terminals Vout of the rectifier circuits ID1-IDn with a small voltage gradient are connected. Thus, with the DC power supplies Ei1-Eim whose supply voltage is high and whose power consumption is low, the usual diodes D1-Dm connected while with the DC power supplies Vi1-Vin whose supply voltage is low and whose power consumption is high, the rectifier circuits ID1-IDn connect with a low voltage gradient, which are ideal diode circuits, whereby the limitation of power losses and the limitation of costs can be agreed with each other.

Die Gleichspannungsversorgungskombinationsschaltung 1 der fünfte Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass zusätzlich zu wenigstens einer von der Gleichrichterschaltung IDP und der Gleichrichterschaltung IDN wenigstens eine Diode D1 verwendet wird, doch ist auch eine Konfigurierung möglich, wobei nur wenigstens eine von der Gleichrichterschaltung IDP und der Gleichrichterschaltung IDN verwendet wird.The DC power supply combination circuit 1 The fifth embodiment is configured such that in addition to at least one of the rectifier circuit IDP and the rectifier circuit IDN at least one diode D1 is used, but configuration is also possible with only at least one of the rectifier circuit IDP and the rectifier circuit IDN is used.

Sechste AusführungsformSixth embodiment

17 zeigt ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Vollwellengleichrichterschaltung 2 gemäß einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht. Elemente der sechsten Ausführungsform, die mit 1 bis 15 identisch sind oder diesen entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt. 17th Fig. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a full-wave rectifying circuit 2 illustrated according to a sixth embodiment. Elements of the sixth embodiment associated with 1 until 15th are identical or correspond to these are provided with the same reference numerals and their description is omitted.

Die Vollwellengleichrichterschaltung 2 ist eine Vollwellengleichrichterschaltung der Brückenbauart, die von einem Transformator Tr ausgegebene Wechselspannung einer Vollwellengleichrichtung unterzieht. Der Transformator Tr umfasst eine Primärwicklung, eine Sekundärwicklung und einen an der Sekundärwicklung bereitgestellten Mittelabgriff. Die Vollwellengleichrichterschaltung 2 nutzt den Mittelabgriff als Bezugspotenzial und führt unter Verwendung von Gleichrichterschaltungen IDP1, IDP2 auf der Seite des positiven Potenzials und Gleichrichterschaltungen IDN1, IDN2 auf der Seite des negativen Potenzials eine Vollwellengleichrichtung durch. Die Gleichrichterschaltungen IDP1, IDP2 sind jeweils eine Gleichrichterschaltung IDP der ersten Ausführungsform oder eine Gleichrichterschaltung IDP
der dritten Ausführungsform. Die Gleichrichterschaltungen IDN1, IDN2 sind jeweils eine Gleichrichterschaltung IDN der zweiten Ausführungsform oder eine Gleichrichterschaltung IDN der vierten Ausführungsform. Die Gleichrichterschaltungen IDP1, IDP2, IDN1, IDN2 sind ideale Diodenschaltungen mit geringer Durchlassspannung. Mit der Ausgangsseite der Vollwellengleichrichterschaltung 2 sind über Kondensatoren C1, C2 zur Restwelligkeitsglättung Verbraucher Za, Zb, Zc verbunden.
The full wave rectifier circuit 2 is a full-wave bridge-type rectifier circuit powered by a transformer Tr subjected the output AC voltage to full-wave rectification. The transformer Tr comprises a primary winding, a secondary winding and a center tap provided on the secondary winding. The full wave rectifier circuit 2 uses the center tap as reference potential and leads using rectifier circuits IDP1 , IDP2 on the positive potential side and rectifier circuits IDN1 , IDN2 full-wave rectification on the negative potential side. The rectifier circuits IDP1 , IDP2 are each a rectifier circuit IDP of the first embodiment or a rectifier circuit IDP
the third embodiment. The rectifier circuits IDN1 , IDN2 are each a rectifier circuit IDN of the second embodiment or a rectifier circuit IDN the fourth embodiment. The rectifier circuits IDP1 , IDP2 , IDN1 , IDN2 are ideal diode circuits with low forward voltage. With the output side of the full wave rectifier circuit 2 are about capacitors C1 , C2 for residual ripple smoothing consumers Za , E.g. , Zc connected.

Wie in 17 gezeigt, sind mit der einen Ausgangsseite der Sekundärwicklung der Eingangsanschluss Vi der Gleichrichterschaltung IDP1 und der Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDN2 verbunden. Mit der anderen Ausgangsseite der Sekundärwicklung sind der Eingangsanschluss Vi der Gleichrichterschaltung IDP2 und der Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDN1 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDP1, dem Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDP2 und dem einen Anschluss des Kondensators C1 ist ein Ausgangsanschluss mit positiver Spannungsversorgung. +V1 ist das Ausgangspotenzial der positiven Spannungsversorgung in Bezug auf das Bezugspotenzial des Mittelabgriffs. Der Verbindungspunkt zwischen dem, Eingangsanschluss Vi der Gleichrichterschaltung IDN1, dem Eingangsanschluss Vi der Gleichrichterschaltung IDN2 und dem einen Anschluss des Kondensators C2 ist ein Ausgangsanschluss mit negativer Spannungsversorgung. -V1 ist das Ausgangspotenzial der negativen Spannungsversorgung in Bezug auf das Bezugspotenzial des Mittelabgriffs. Die Masse GND der Gleichrichterschaltung IDP1, die Masse GND der Gleichrichterschaltung IDP2, die Spannungsversorgung Vcc der Gleichrichterschaltung IDN1, die Spannungsversorgung Vcc der Gleichrichterschaltung IDN2, der andere Anschluss des Kondensators C1 und der andere Anschluss des Kondensators C2 sind mit dem Mittelabgriff verbunden.As in 17th shown, one output side of the secondary winding is the input terminal Vi the rectifier circuit IDP1 and the output connector Vout the rectifier circuit IDN2 connected. With the other output side of the secondary winding are the input connection Vi the rectifier circuit IDP2 and the output connector Vout the rectifier circuit IDN1 connected. The connection point between the output port Vout the rectifier circuit IDP1 , the output connector Vout the rectifier circuit IDP2 and one connection of the capacitor C1 is an output terminal with positive power supply. + V1 is the output potential of the positive voltage supply in relation to the reference potential of the center tap. The connection point between the, input port Vi the rectifier circuit IDN1 , the input connector Vi the rectifier circuit IDN2 and one connection of the capacitor C2 is an output terminal with negative power supply. -V1 is the output potential of the negative voltage supply in relation to the reference potential of the center tap. The crowd GND the rectifier circuit IDP1 , the crowd GND the rectifier circuit IDP2 , the power supply Vcc the rectifier circuit IDN1 , the power supply Vcc the Rectifier circuit IDN2 , the other terminal of the capacitor C1 and the other terminal of the capacitor C2 are connected to the center tap.

Wie oben beschrieben, ist die Vollwellengleichrichterschaltung 2 der sechsten Ausführungsform eine Vollwellengleichrichterschaltung der Brückenbauart, die durch vier Gleichrichterschaltungen IDP1, IDP2, IDN1, IDN2 ausgebildet ist, und unterzieht von dem Transformator Tr ausgegebene Wechselspannung einer Vollwellengleichrichtung. Da die Vollwellengleichrichterschaltung 2 durch die vier Gleichrichterschaltungen IDP1, IDP2, IDN1, IDN2 ausgebildet ist, die ideale Diodenschaltungen mit geringer Durchlassspannung sind, können im Vergleich zu einer Vollwellengleichrichterschaltung der Brückenbauart, die herkömmliche Diodenelemente verwendet, Leistungsverluste eingeschränkt werden.As described above, it is the full wave rectifier circuit 2 of the sixth embodiment, a full-wave bridge type rectifier circuit constituted by four rectifier circuits IDP1 , IDP2 , IDN1 , IDN2 is formed and undergoes from the transformer Tr output AC voltage of a full wave rectification. Because the full wave rectifier circuit 2 through the four rectifier circuits IDP1 , IDP2 , IDN1 , IDN2 which are ideal diode circuits with a low forward voltage, power loss can be restrained as compared with a full-wave bridge-type rectifier circuit using conventional diode elements.

Siebte AusführungsformSeventh embodiment

18 zeigt ein Schaltbild, das ein Konfigurationsbeispiel einer Vollwellengleichrichterschaltung 3 gemäß einer siebten Ausführungsform veranschaulicht. Elemente der siebten Ausführungsform, die mit 1 bis 15 identisch sind oder diesen entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung entfällt. 18th Fig. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a full-wave rectifying circuit 3 illustrated according to a seventh embodiment. Elements of the seventh embodiment associated with 1 until 15th are identical or correspond to these are provided with the same reference numerals and their description is omitted.

Die Vollwellengleichrichterschaltung 3 ist eine Vollwellengleichrichterschaltung der Brückenbauart, die von einer Drehstromerzeugungsschaltung 4 ausgegebene dreiphasige Wechselspannung einer Vollwellengleichrichtung unterzieht. Die Drehstromerzeugungsschaltung 4 umfasst Sinusspannungsversorgungen Eu, Ev, Ew der drei Phasen und einen Neutralpunkt Vn, mit dem die Sinusspannungsversorgungen Eu, Ev, Ew verbunden sind. Die Sinusspannungsversorgung Ev weist einen Phasenwinkel auf, der gegenüber der Sinusspannungsversorgung Eu um 2 π/3 verzögert ist. Die Sinusspannungsversorgung Ew weist einen Phasenwinkel auf, der gegenüber der Sinusspannungsversorgung Ev um 2 π/3 verzögert ist. Die Vollwellengleichrichterschaltung 3 nutzt den Neutralpunkt Vn als Bezugspotenzial und führt für die einzelnen Phasen unter Verwendung von Gleichrichterschaltungen IDP3, IDP4, IDP5 auf der Seite des positiven Potenzials und Gleichrichterschaltungen IDN3, IDN4, IDN5 auf der Seite des negativen Potenzials eine Vollwellengleichrichtung durch. Die Gleichrichterschaltungen IDP3, IDP4, IDP5 sind jeweils eine Gleichrichterschaltung IDP der ersten Ausführungsform oder eine Gleichrichterschaltung IDP der dritten Ausführungsform. Die Gleichrichterschaltungen IDN3, IDN4, IDN5 sind jeweils eine Gleichrichterschaltung IDN der zweiten Ausführungsform oder eine Gleichrichterschaltung IDN der vierten Ausführungsform. Die Gleichrichterschaltungen IDP3, IDP4, IDP5, IDN3, IDN4, IDN5 sind ideale Diodenschaltungen mit geringer Durchlassspannung. Mit der Ausgangsseite der Vollwellengleichrichterschaltung 3 ist über einen Kondensator C3 zur Restwelligkeitsglättung ein Verbraucher Zd verbunden.The full wave rectifier circuit 3 is a full-wave bridge-type rectifier circuit generated by a three-phase generating circuit 4th subjects output three-phase AC voltage to full-wave rectification. The three-phase generating circuit 4th includes sinusoidal power supplies Eu , Possibly , Ew of the three phases and a neutral point Vn with which the sinusoidal voltage supplies Eu , Possibly , Ew are connected. The sinusoidal voltage supply Possibly has a phase angle that is opposite to the sinusoidal voltage supply Eu is delayed by 2 π / 3. The sinusoidal voltage supply Ew has a phase angle that is opposite to the sinusoidal voltage supply Possibly is delayed by 2 π / 3. The full wave rectifier circuit 3 uses the neutral point Vn as reference potential and leads for the individual phases using rectifier circuits IDP3 , IDP4 , IDP5 on the positive potential side and rectifier circuits IDN3 , IDN4 , IDN5 full-wave rectification on the negative potential side. The rectifier circuits IDP3 , IDP4 , IDP5 are each a rectifier circuit IDP of the first embodiment or a rectifier circuit IDP the third embodiment. The rectifier circuits IDN3 , IDN4 , IDN5 are each a rectifier circuit IDN of the second embodiment or a rectifier circuit IDN the fourth embodiment. The rectifier circuits IDP3 , IDP4 , IDP5 , IDN3 , IDN4 , IDN5 are ideal diode circuits with low forward voltage. With the output side of the full wave rectifier circuit 3 is through a capacitor C3 a consumer for smoothing residual ripple Zd connected.

Wie in 18 gezeigt, sind mit der Ausgangsseite der Sinusspannungsversorgung Eu der Drehstromerzeugungsschaltung 4 der Eingangsanschluss Vi der Gleichrichterschaltung IDP3 und der Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDN3 verbunden. Mit der Ausgangsseite der Sinusspannungsversorgung Ew sind der Eingangsanschluss Vi der Gleichrichterschaltung IDP4 und der Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDN4 verbunden. Mit der Ausgangsseite der Sinusspannungsversorgung Ev sind der Eingangsanschluss Vi der Gleichrichterschaltung IDP5 und der Ausgangsanschluss Vout der Gleichrichterschaltung IDN5 verbunden. Die jeweilige Masse GND der Gleichrichterschaltungen IDP3, IDP4, IDP5 und die jeweiligen Spannungsversorgungen Vcc der Gleichrichterschaltungen IDN3, IDN4, IDN5 sind mit dem Neutralpunkt Vn verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Ausgangsanschlüssen Vout der Gleichrichterschaltungen IDP3, IDP4, IDP5 auf der Seite des positiven Potenzials und dem einen Anschluss des Kondensators C3 ist ein Ausgangsanschluss mit positiver Spannungsversorgung. Der Verbindungspunkt zwischen den Eingangsanschlüssen Vi der Gleichrichterschaltungen IDN3, IDN4, IDN5 auf der Seite des negativen Potenzials und dem anderen Anschluss des Kondensators C3 ist ein Ausgangsanschluss mit negativer Spannungsversorgung. V2 ist das Ausgangspotenzial am Verbraucher Zd.As in 18th are shown with the output side of the sinusoidal voltage supply Eu the three-phase generating circuit 4th the input port Vi the rectifier circuit IDP3 and the output connector Vout the rectifier circuit IDN3 connected. With the output side of the sinusoidal voltage supply Ew are the input port Vi the rectifier circuit IDP4 and the output connector Vout the rectifier circuit IDN4 connected. With the output side of the sinusoidal voltage supply Possibly are the input port Vi the rectifier circuit IDP5 and the output connector Vout the rectifier circuit IDN5 connected. The respective mass GND of the rectifier circuits IDP3 , IDP4 , IDP5 and the respective power supplies Vcc of the rectifier circuits IDN3 , IDN4 , IDN5 are with the neutral point Vn connected. The connection point between the output ports Vout of the rectifier circuits IDP3 , IDP4 , IDP5 on the positive potential side and one terminal of the capacitor C3 is an output terminal with positive power supply. The connection point between the input ports Vi of the rectifier circuits IDN3 , IDN4 , IDN5 on the negative potential side and the other terminal of the capacitor C3 is an output terminal with negative power supply. V2 is the output potential at the consumer Zd .

Wie oben beschrieben, ist die Vollwellengleichrichterschaltung 3 der siebten Ausführungsform eine Vollwellengleichrichterschaltung der Brückenbauart, die durch sechs Gleichrichterschaltungen IDP3, IDP4, IDP5, IDN3, IDN4, IDN5 ausgebildet ist, und unterzieht von der den Neutralpunkt Vn aufweisenden Drehstromerzeugungsschaltung 4 ausgegebene dreiphasige Wechselspannung einer Vollwellengleichrichtung. Da die Vollwellengleichrichterschaltung 3 durch die sechs Gleichrichterschaltungen IDP3, IDP4, IDP5, IDN3, IDN4, IDN5 ausgebildet ist, die ideale Diodenschaltungen mit geringer Durchlassspannung sind, können im Vergleich zu einer Vollwellengleichrichterschaltung der Brückenbauart, die herkömmliche Diodenelemente verwendet, Leistungsverluste eingeschränkt werden.As described above, it is the full wave rectifier circuit 3 of the seventh embodiment, a full-wave bridge type rectifier circuit constituted by six rectifier circuits IDP3 , IDP4 , IDP5 , IDN3 , IDN4 , IDN5 is formed, and undergoes from the the neutral point Vn having three-phase generating circuit 4th output three-phase AC voltage of a full-wave rectification. Because the full wave rectifier circuit 3 through the six rectifier circuits IDP3 , IDP4 , IDP5 , IDN3 , IDN4 , IDN5 which are ideal diode circuits with a low forward voltage, power loss can be restrained as compared with a full-wave bridge-type rectifier circuit using conventional diode elements.

In der siebte Ausführungsform ist die Vollwellengleichrichterschaltung 3 derart ausgebildet, dass sie dreiphasige Wechselspannung einer Vollwellengleichrichtung unterzieht, doch kann sie auch derart ausgebildet sein, dass sie eine Wechselspannung mit n Phasen (n≥4) einer Vollwellengleichrichtung unterzieht.In the seventh embodiment, it is the full-wave rectifying circuit 3 designed such that it subjects three-phase AC voltage to full-wave rectification, but it can also be designed such that it receives an AC voltage Full-wave rectification of n phases (n≥4).

Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, innerhalb des Umfangs der Erfindung die verschiedenen Ausführungsformen frei zu kombinieren, Abwandlungen an beliebigen Konfigurationselementen der Ausführungsformen vorzunehmen oder beliebige Konfigurationselemente der Ausführungsformen wegzulassen.In the present invention, it is possible, within the scope of the invention, to freely combine the various embodiments, to make modifications to any configuration elements of the embodiments, or to omit any configuration elements of the embodiments.

Gewerbliche AnwendungCommercial use

Die erfindungsgemäße Gleichrichterschaltung weist eine äußerst geringe Potenzialdifferenz zwischen Eingang und Ausgang und ein gutes Ansprechverhalten auf und eignet sich für Spannungsversorgungskombinationsschaltungen und Gleichrichterschaltungen, die ein schnelles Ansprechen bei niedrigem Verlust erfordern.The rectifier circuit according to the invention has an extremely small potential difference between input and output and a good response behavior and is suitable for voltage supply combination circuits and rectifier circuits which require a fast response with a low loss.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GleichspannungsversorgungskombinationsschaltungDC power supply combination circuit
2, 32, 3
VollwellengleichrichterschaltungFull wave rectifier circuit
44th
DrehstromerzeugungsschaltungThree-phase generating circuit
C1, C2, C3, C11, C12C1, C2, C3, C11, C12
Kondensatorcapacitor
D1-Dm, D11, D12D1-Dm, D11, D12
Diodediode
DZDouble room
Z-DiodeZener diode
Ei1-Eim, Vi1-VinEi1-Eim, Vi1-Vin
GleichspannungsversorgungDC power supply
Eu, Ev, EwEu, Ev, Ew
SinusspannungsversorgungSinus voltage supply
GNDGND
MasseDimensions
ID1-IDn, IDP, IDN, IDP1, IDP2, IDP3, IDP4, IDP5, IDN1, IDN2, IDN3, IDN4, IDN5ID1-IDn, IDP, IDN, IDP1, IDP2, IDP3, IDP4, IDP5, IDN1, IDN2, IDN3, IDN4, IDN5
GleichrichterschaltungRectifier circuit
Q1, Q2, Q3, Q14Q1, Q2, Q3, Q14
PNP-TransistorPNP transistor
Q4, Q11, Q12, Q13Q4, Q11, Q12, Q13
NPN-TransistorNPN transistor
Q3p, Q14p, QMpQ3p, Q14p, QMp
P-Kanal-MOSFETP-channel MOSFET
Q4n, Q13n, QMnQ4n, Q13n, QMn
N-Kanal-MOSFETN-channel MOSFET
R1, R2, R3, R4R1, R2, R3, R4
Widerstandresistance
SWSW
SchaltabschnittSwitching section
TrTr
Transistortransistor
ViVi
EingangsanschlussInput connector
VccVcc
SpannungsversorgungPower supply
VnVn
NeutralpunktNeutral point
VoutVout
AusgangsanschlussOutput connector
VrefVref
BezugspotenzialReference potential
Za, Zb, Zc, ZdZa, Zb, Zc, Zd
Verbraucherconsumer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • JP S6212332 [0003]JP S6212332 [0003]

Claims (18)

Gleichrichterschaltung (IDP), umfassend: ein P-Kanal-MOSFET-Element (QMp), ein erstes PNP-Bipolartransistorelement (Q1), ein zweites PNP-Bipolartransistorelement (Q2), ein drittes Transistorelement (Q3) und viertes Transistorelement (Q4) mit gegensätzlicher Polarität, einen ersten Widerstand (R1), einen zweiten Widerstand (R2), einen dritten Widerstand (R3), einen vierten Widerstand (R4), einen Eingangsanschluss (Vi) und einen Ausgangsanschluss (Vout), dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungspunkt zwischen einem Drain-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Elements und einem einen Anschluss des ersten Widerstands mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, das erste PNP-Bipolartransistorelement ein äquivalentes Diodenelement ausbildet, wobei ein Anodenanschluss (A) des äquivalenten Diodenelements und ein anderer Anschluss des ersten Widerstands verbunden sind und ein Kathodenanschluss (K) des äquivalenten Diodenelements, ein Basisanschluss des zweiten PNP-Bipolartransistorelements und ein einer Anschluss des zweiten Widerstands verbunden sind, ein Verbindungspunkt zwischen einem anderen Anschluss des zweiten Widerstands, einem einen Anschluss des dritten Widerstands und einem ersten Anschluss des dritten Transistorelements mit Masse (GND) verbunden sind, ein anderer Anschluss des dritten Widerstands, ein Kollektoranschluss des zweiten PNP-Bipolartransistorelements, ein dritter Anschluss des dritten Transistorelements, ein dritter Anschluss des vierten Transistorelements und ein einer Anschluss des vierte Widerstands verbunden sind, ein zweiter Anschluss des dritten Transistorelements, ein zweiter Anschluss des vierten Transistorelements, ein anderer Anschluss des vierten Widerstands und ein Gate-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Elements verbunden sind und ein Verbindungspunkt zwischen einem Emitter-Anschluss des zweiten PNP-Bipolartransistorelements, einem Source-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Elements und einem ersten Anschluss des vierte Transistorelements mit dem Ausgangsanschluss verbunden sind.A rectifier circuit (IDP) comprising: a P-channel MOSFET element (QMp), a first PNP bipolar transistor element (Q1), a second PNP bipolar transistor element (Q2), a third transistor element (Q3) and a fourth transistor element (Q4) having of opposite polarity, a first resistor (R1), a second resistor (R2), a third resistor (R3), a fourth resistor (R4), an input connection (Vi) and an output connection (Vout), characterized in that a connection point between a drain connection of the P-channel MOSFET element and a connection of the first resistor is connected to the input connection, the first PNP bipolar transistor element forms an equivalent diode element, an anode connection (A) of the equivalent diode element and another connection of the first Resistance are connected and a cathode connection (K) of the equivalent diode element, a base connection of the second PNP bipolar transistor element and a r connection of the second resistor are connected, a connection point between another connection of the second resistor, a connection of the third resistor and a first connection of the third transistor element are connected to ground (GND), another connection of the third resistor, a collector connection of the second PNP bipolar transistor element, a third connection of the third transistor element, a third connection of the fourth transistor element and a one connection of the fourth resistor are connected, a second connection of the third transistor element, a second connection of the fourth transistor element, another connection of the fourth resistor and a gate Connection of the P-channel MOSFET element and a connection point between an emitter connection of the second PNP bipolar transistor element, a source connection of the P-channel MOSFET element and a first connection of the fourth transistor element with the output flange luss are connected. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emitter-Anschluss des ersten PNP-Bipolartransistorelements der Anodenanschluss des äquivalenten Diodenelements ist und ein Verbindungspunkt zwischen einem Basisanschluss und einem Kollektoranschluss des ersten PNP-Bipolartransistorelements der Kathodenanschluss des äquivalenten Diodenelements ist.Rectifier circuit according to Claim 1 , characterized in that an emitter connection of the first PNP bipolar transistor element is the anode connection of the equivalent diode element and a connection point between a base connection and a collector connection of the first PNP bipolar transistor element is the cathode connection of the equivalent diode element. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kollektoranschluss des ersten PNP-Bipolartransistorelements der Anodenanschluss des äquivalenten Diodenelements ist, ein Basisanschluss des ersten PNP-Bipolartransistorelements der Kathodenanschluss des äquivalenten Diodenelements ist und der Emitter-Anschluss des ersten PNP-Bipolartransistorelements offen ist.Rectifier circuit according to Claim 1 , characterized in that a collector connection of the first PNP bipolar transistor element is the anode connection of the equivalent diode element, a base connection of the first PNP bipolar transistor element is the cathode connection of the equivalent diode element and the emitter connection of the first PNP bipolar transistor element is open. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Z-Diodenelement (DZ), wobei ein Kathodenanschluss mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist und ein Anodenanschluss mit dem dritten Anschluss des vierten Transistorelements verbunden ist.Rectifier circuit according to Claim 1 , characterized by a Zener diode element (DZ), a cathode connection being connected to the output connection and an anode connection being connected to the third connection of the fourth transistor element. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Transistorelement ein PNP-Bipolartransistorelement (Q3) ist, der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des dritten Transistorelements jeweils ein Kollektoranschluss, ein Emitter-Anschluss und ein Basisanschluss des PNP-Bipolartransistorelements sind, das vierte Transistorelement ein NPN-Bipolartransistorelement (Q4) ist und der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des vierten Transistorelements jeweils ein Kollektoranschluss, ein Emitter-Anschluss und ein Basisanschluss des NPN-Bipolartransistorelements sind.Rectifier circuit according to Claim 1 , characterized in that the third transistor element is a PNP bipolar transistor element (Q3), the first connection, the second connection and the third connection of the third transistor element are each a collector connection, an emitter connection and a base connection of the PNP bipolar transistor element, the fourth The transistor element is an NPN bipolar transistor element (Q4) and the first connection, the second connection and the third connection of the fourth transistor element are each a collector connection, an emitter connection and a base connection of the NPN bipolar transistor element. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Transistorelement ein P-Kanal-MOSFET-Element (Q3p) ist, der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des dritten Transistorelements jeweils ein Drain-Anschluss, ein Source-Anschluss und ein Gate-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Elements sind, das vierte Transistorelement ein N-Kanal-MOSFET-Element (Q4n) ist und der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des vierten Transistorelements jeweils ein Drain-Anschluss, ein Source-Anschluss und ein Gate-Anschluss des N-Kanal-MOSFET-Elements sind.Rectifier circuit according to Claim 1 , characterized in that the third transistor element is a P-channel MOSFET element (Q3p), the first connection, the second connection and the third connection of the third transistor element are each a drain connection, a source connection and a gate connection of the P-channel MOSFET element, the fourth transistor element is an N-channel MOSFET element (Q4n) and the first connection, the second connection and the third connection of the fourth transistor element are each a drain connection, a source connection and a gate terminal of the N-channel MOSFET element. Gleichrichterschaltung (IDN), umfassend: ein N-Kanal-MOSFET-Element (QMn), ein erstes NPN-Bipolartransistorelement (Q11), ein zweites NPN-Bipolartransistorelement (Q12), ein drittes Transistorelement (Q13) und viertes Transistorelement (Q14) mit gegensätzlicher Polarität, einen ersten Widerstand (R1), einen zweiten Widerstand (R2), einen dritten Widerstand (R3), einen vierten Widerstand (R4), einen Eingangsanschluss (Vi) und einen Ausgangsanschluss (Vout), dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungspunkt zwischen einem Source-Anschluss des N-Kanal-MOSFET-Elements und einem Emitter-Anschluss des zweiten NPN-Bipolartransistorelements mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, das erste NPN-Bipolartransistorelement ein äquivalentes Diodenelement ausbildet, wobei ein Anodenanschluss (A) des äquivalenten Diodenelements, ein Basisanschluss des zweiten NPN-Bipolartransistorelements und ein einer Anschluss des zweiten Widerstands verbunden sind, ein Verbindungspunkt zwischen einem anderen Anschluss des zweiten Widerstands, einem einen Anschluss des dritten Widerstands und einem ersten Anschluss des dritten Transistorelements mit einer Spannungsversorgung (Vcc) verbunden sind, deren Potenzial höher als die Eingangsspannung des Eingangsanschlusses ist, ein anderer Anschluss des dritten Widerstands, ein Kollektoranschluss des zweiten NPN-Bipolartransistorelements, ein dritter Anschluss des dritten Transistorelements, ein dritter Anschluss des vierten Transistorelements und ein einer Anschluss des vierten Widerstands verbunden sind, ein zweiter Anschluss des dritten Transistorelements, ein zweiter Anschluss des vierten Transistorelements, ein anderer Anschluss des vierten Widerstands und ein Gate-Anschluss des N-Kanal-MOSFET-Elements verbunden sind, ein Kathodenanschluss (K) des äquivalenten Diodenelements und ein einer Anschluss des ersten Widerstands verbunden sind und ein Verbindungspunkt zwischen einem Drain-Anschluss des N-Kanal-MOSFET-Elements und einem anderen Anschluss des ersten Widerstands mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist.A rectifier circuit (IDN) comprising: an N-channel MOSFET element (QMn), a first NPN bipolar transistor element (Q11), a second NPN bipolar transistor element (Q12), a third transistor element (Q13) and a fourth transistor element (Q14) of opposite polarity, a first resistor (R1), a second resistor (R2), a third resistor (R3), a fourth resistor (R4), an input connection (Vi) and an output connection (Vout), characterized in that a connection point between a source connection of the N-channel MOSFET element and an emitter connection of the second NPN Bipolar transistor element is connected to the input terminal, the first NPN bipolar transistor element forms an equivalent diode element, wherein an anode terminal (A) of the equivalent diode element, a base terminal of the second NPN bipolar transistor element and a terminal of the second resistor are connected, a connection point between another terminal of the second resistor, a terminal of the third resistor and a first terminal of the third transistor element are connected to a voltage supply (Vcc) whose potential is higher than the input voltage of the input terminal, another terminal of the third resistor, a collector terminal of the second NPN bipolar transistor element , a third connection of the third transistor element, a third connection of the fourth transistor element and a connection of the fourth resistor are connected, a second connection of the third transistor element, a second Ans Connection of the fourth transistor element, another connection of the fourth resistor and a gate connection of the N-channel MOSFET element are connected, a cathode connection (K) of the equivalent diode element and one connection of the first resistor are connected and a connection point between a drain Terminal of the N-channel MOSFET element and another terminal of the first resistor is connected to the output terminal. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Emitter-Anschluss des ersten NPN-Bipolartransistorelements der Kathodenanschluss des äquivalenten Diodenelements ist und ein Verbindungspunkt zwischen einem Basisanschluss und einem Kollektoranschluss des ersten NPN-Bipolartransistorelements der Anodenanschluss des äquivalenten Diodenelements ist.Rectifier circuit according to Claim 7 , characterized in that an emitter connection of the first NPN bipolar transistor element is the cathode connection of the equivalent diode element and a connection point between a base connection and a collector connection of the first NPN bipolar transistor element is the anode connection of the equivalent diode element. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kollektoranschluss des ersten NPN-Bipolartransistorelements der Kathodenanschluss des äquivalenten Diodenelements ist, ein Basisanschluss des ersten NPN-Bipolartransistorelements der Anodenanschluss des äquivalenten Diodenelements ist und der Emitter-Anschluss des ersten NPN-Bipolartransistorelements offen ist.Rectifier circuit according to Claim 7 , characterized in that a collector connection of the first NPN bipolar transistor element is the cathode connection of the equivalent diode element, a base connection of the first NPN bipolar transistor element is the anode connection of the equivalent diode element and the emitter connection of the first NPN bipolar transistor element is open. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Z-Diodenelement (DZ), wobei ein Anodenanschluss mit dem Eingangsanschluss verbunden ist und ein Kathodenanschluss mit dem dritten Anschluss des vierten Transistorelements verbunden ist.Rectifier circuit according to Claim 7 , characterized by a Zener diode element (DZ), an anode connection being connected to the input connection and a cathode connection being connected to the third connection of the fourth transistor element. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung, deren Potenzial höher als die Eingangsspannung des Eingangsanschlusses ist, eine Boosterschaltung ist, die durch einen Schaltabschnitt (SW), der einen Schaltvorgang ausführt, einen ersten Kondensator (C11), einen zweiten Kondensator (C12), ein erstes Diodenelement (D11) und ein zweites Diodenelement (D12) ausgebildet ist, wobei eine Eingangsseite des Schaltabschnitts, ein Anodenanschluss des ersten Diodenelements und ein einer Anschluss des zweiten Kondensators mit dem Ausgangsanschluss verbunden sind, eine Ausgangsseite des Schaltabschnitts und ein einer Anschluss des ersten Kondensators verbunden sind, ein anderer Anschluss des ersten Kondensators, ein Kathodenanschluss des ersten Diodenelements und ein Anodenanschluss des zweiten Diodenelements verbunden sind und ein Verbindungspunkt zwischen einem Kathodenanschluss des zweiten Diodenelements und einem anderen Anschluss des zweiten Kondensators mit einem Verbindungspunkt zwischen dem anderen Anschluss des zweiten Widerstands, dem einen Anschluss des dritten Widerstands und dem ersten Anschluss des dritten Transistorelements verbunden ist.Rectifier circuit according to Claim 7 , characterized in that the power supply, the potential of which is higher than the input voltage of the input terminal, is a booster circuit formed by a switching section (SW) that performs a switching operation, a first capacitor (C11), a second capacitor (C12) first diode element (D11) and a second diode element (D12) is formed, wherein an input side of the switching section, an anode terminal of the first diode element and one terminal of the second capacitor are connected to the output terminal, an output side of the switching section and one terminal of the first capacitor are connected, another connection of the first capacitor, a cathode connection of the first diode element and an anode connection of the second diode element are connected and a connection point between a cathode connection of the second diode element and another connection of the second capacitor with a connection point between hen the other terminal of the second resistor, one terminal of the third resistor and the first terminal of the third transistor element is connected. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Transistorelement ein NPN-Bipolartransistorelement (Q13) ist, der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des dritten Transistorelements jeweils ein Kollektoranschluss, ein Emitter-Anschluss und ein Basisanschluss des NPN-Bipolartransistorelements sind, das vierte Transistorelement ein PNP-Bipolartransistorelement (Q14) ist und der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des vierten Transistorelements jeweils ein Kollektoranschluss, ein Emitter-Anschluss und ein Basisanschluss des PNP-Bipolartransistorelements sind.Rectifier circuit according to Claim 7 , characterized in that the third transistor element is an NPN bipolar transistor element (Q13), the first connection, the second connection and the third connection of the third transistor element are respectively a collector connection, an emitter connection and a base connection of the NPN bipolar transistor element, the fourth The transistor element is a PNP bipolar transistor element (Q14) and the first terminal, the second terminal and the third terminal of the fourth transistor element are respectively a collector terminal, an emitter terminal and a base terminal of the PNP bipolar transistor element. Gleichrichterschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Transistorelement ein N-Kanal-MOSFET-Element (Q13n) ist, der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des dritten Transistorelements jeweils ein Drain-Anschluss, ein Source-Anschluss und ein Gate-Anschluss des N-Kanal-MOSFET-Elements sind, das vierte Transistorelement ein P-Kanal-MOSFET-Element (Q14p) ist und der erste Anschluss, der zweite Anschluss und der dritte Anschluss des vierten Transistorelements jeweils ein Drain-Anschluss, ein Source-Anschluss und ein Gate-Anschluss des P-Kanal-MOSFET-Elements sind.Rectifier circuit according to Claim 7 , characterized in that the third transistor element is an N-channel MOSFET element (Q13n), the first connection, the second connection and the third connection of the third transistor element are each a drain connection, a source connection and a gate connection of the N-channel MOSFET element, the fourth transistor element is a P-channel MOSFET element (Q14p), and the first connection, the second connection and the third connection of the fourth transistor element are each a drain connection, a source connection and a gate terminal of the P-channel MOSFET element. Gleichspannungsquellenkombinationsschaltung (1), umfassend mehrere Gleichspannungsquellen (Ei1-Eim, Vi1-Vin), die Gleichrichterschaltung (IDP, ID1-IDn) nach Anspruch 1 und ein Diodenelement (D1-Dm), dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Gleichspannungsquellen jeweils mit dem Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung oder einem Anodenanschluss des Diodenelements verbunden sind und alle Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung mit allen Kathodenanschlüssen des Diodenelements verbunden sind.DC voltage source combination circuit (1), comprising a plurality of DC voltage sources (Ei1-Eim, Vi1-Vin), the rectifier circuit (IDP, ID1-IDn) to Claim 1 and a diode element (D1-Dm), characterized in that the plurality of DC voltage sources are each connected to the input connection of the rectifier circuit or an anode connection of the diode element and all output connections of the rectifier circuit are connected to all cathode connections of the diode element. Gleichspannungsquellenkombinationsschaltung (1), umfassend mehrere Gleichspannungsquellen (Eil-Eim, Vil-Vin), die Gleichrichterschaltung (IDN, ID1-IDn) nach Anspruch 7 und ein Diodenelement (D1-Dm), dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Gleichspannungsquellen jeweils mit dem Eingangsanschluss der Gleichrichterschaltung oder einem Anodenanschluss des Diodenelements verbunden sind und die jeweiligen Ausgangsanschlüsse der Gleichrichterschaltung, die mit den Gleichspannungsquellen verbunden sind, mit den jeweiligen Kathodenanschlüssen des Diodenelements verbunden sind.DC voltage source combination circuit (1), comprising a plurality of DC voltage sources (Eil-Eim, Vil-Vin), the rectifier circuit (IDN, ID1-IDn) according to Claim 7 and a diode element (D1-Dm), characterized in that the plurality of direct voltage sources are each connected to the input connection of the rectifier circuit or an anode connection of the diode element and the respective output connections of the rectifier circuit which are connected to the direct voltage sources are connected to the respective cathode connections of the diode element are. Gleichspannungsquellenkombinationsschaltung (1), umfassend mehrere Gleichspannungsquellen (Ei1-Eim, Vi1-Vin), eine erste Gleichrichterschaltung (IDP, IDl-IDn), bei der es sich um die Gleichrichterschaltung (IDN, IDl-IDn) nach Anspruch 1 handelt, eine zweite Gleichrichterschaltung, bei der es sich um die Gleichrichterschaltung nach Anspruch 7 handelt, und ein Diodenelement (D1-Dm), dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquellen jeweils mit dem Eingangsanschluss der ersten Gleichrichterschaltung, mit dem Eingangsanschluss der zweiten Gleichrichterschaltung oder mit einem Anodenanschluss des Diodenelements verbunden sind und alle Ausgangsanschlüsse der ersten Gleichrichterschaltung und alle Ausgangsanschlüsse der zweiten Gleichrichterschaltung mit einem Kathodenanschluss des Diodenelements verbunden sind.DC voltage source combination circuit (1), comprising a plurality of DC voltage sources (Ei1-Eim, Vi1-Vin), a first rectifier circuit (IDP, IDl-IDn), which is the rectifier circuit (IDN, IDl-IDn) according to Claim 1 is a second rectifier circuit, which is the rectifier circuit after Claim 7 acts, and a diode element (D1-Dm), characterized in that the DC voltage sources are each connected to the input connection of the first rectifier circuit, to the input connection of the second rectifier circuit or to an anode connection of the diode element and all output connections of the first rectifier circuit and all output connections of the second Rectifier circuit are connected to a cathode terminal of the diode element. Vollwellengleichrichterschaltung (2), bei der es sich um eine Vollwellengleichrichterschaltung der Brückenbauart handelt, die eine Wechselspannung eines Transformators (Tr) mit einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung und einem an der Sekundärwicklung bereitgestellten Mittelabgriff einer Vollwellengleichrichtung unterzieht, gekennzeichnet durch zwei Gleichrichterschaltungen (IDP) nach Anspruch 1 und zwei Gleichrichterschaltungen (IDN) nach Anspruch 7.Full-wave rectifier circuit (2), which is a full-wave rectifier circuit of the bridge type, which subjects an alternating voltage of a transformer (Tr) with a primary winding, a secondary winding and a center tap provided on the secondary winding to a full-wave rectification, characterized by two rectifier circuits (IDP) according to Claim 1 and two rectifier circuits (IDN) according to Claim 7 . Vollwellengleichrichterschaltung (3), bei der es sich um eine Vollwellengleichrichterschaltung der Brückenbauart handelt, die eine n-phasige Wechselspannung einer n-phasigen Wechselstromgeneratorschaltung (4) mit einem Neutralpunkt (Vn), mit dem eine n-phasige (wobei n eine ganze Zahl von 3 oder größer ist) Sinusspannungsversorgung (Eu, Ev, Ew) verbunden ist, einer Vollwellengleichrichtung unterzieht, gekennzeichnet durch n Gleichrichterschaltungen (IDP) nach Anspruch 1 und n Gleichrichterschaltungen (IDN) nach Anspruch 7.Full-wave rectifier circuit (3), which is a full-wave bridge-type rectifier circuit that converts an n-phase alternating voltage of an n-phase alternating current generator circuit (4) with a neutral point (Vn) with which an n-phase (where n is an integer of 3 or greater) sinusoidal voltage supply (Eu, Ev, Ew) is connected, subjected to a full-wave rectification, characterized by n rectifier circuits (IDP) according to Claim 1 and n rectifier circuits (IDN) according to Claim 7 .
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