JP2022067606A - 交流発電機及びその整流器 - Google Patents

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Abstract

【課題】整流中の逆電流の発生を防止する交流発電機及びその整流器を提供する。【解決手段】整流器は、トランジスタと、ゲート電圧制御回路とを含む。トランジスタは、ゲート電圧によって制御される。ゲート電圧制御回路は、入力電圧と整流電圧との間の電圧差に応じてゲート電圧を生成する。電圧差が第１の予め設定された閾値電圧まで降下した後の第１の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路は、電圧差が第２の予め設定された閾値電圧未満であるかどうかを判定し、トランジスタをオンにするためのゲート電圧を提供するかどうかを判断する。トランジスタがオンになると、電圧差は、実質的に第１の基準電圧に等しくなる。そして、第２の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路は、ゲート電圧を調整して、電圧差を実質的に第２の基準電圧に設定する。【選択図】図２

Description

本開示は、交流発電機及び整流器に関し、詳細には逆電流を防止することができる交流発電機及び整流器に関する。
ＡＣ発電機では、ＡＣ入力電圧を整流して、ＤＣ電圧と見なすことができる整流電圧を生成するために、整流器がしばしば適合されている。従来、入力電圧を整流するために、ダイオード又はトランジスタがしばしば適合されている。整流電圧の負の半波長の間、電圧値が基準電圧（例えば、０ボルト）に等しいままであるのが理想的である。しかしながら、図１の波形図に示すような従来から知られている整流電圧などの実際の状況では、ピーク値として電圧ＶＰを有する整流電圧の入力電圧の電圧値は、その負の半波長ＴＮにおいて基準電圧Ｖ０よりも小さい。言い換えると、入力電圧の負の半波長ＴＮで電力損失を招き、システムの動作効率が低下する。
加えて、トランジスタをオンにするタイミングを制御することによって入力電圧の整流を行う関連技術が先行技術に存在する。
実際のアプリケーションでは、整流電圧の波形とトランジスタをオンにするタイミングとは、互いに協働していなければならない。トランジスタをオンにするタイミングが遅すぎたり早すぎたりすると、逆電流が発生する可能性がある。
本開示は、整流中の逆電流の発生を防止するように適合された交流発電機及びその整流器を提供する。
整流器は、トランジスタと、ゲート電圧制御回路とを含む。トランジスタは、入力電圧を受け取る第１の端部と、整流電圧を生成する第２の端部と、ゲート電圧を受け取る制御端部とを有する。ゲート電圧制御回路は、トランジスタに結合されており、入力電圧と整流電圧との間の電圧差に応じてゲート電圧を生成する。電圧差が第１の予め設定された閾値電圧まで降下した後の第１の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路は、電圧差が第２の予め設定された閾値電圧未満であるかどうかを判定し、トランジスタをオンにするためのゲート電圧を提供するかどうかを判断する。トランジスタがオンになると、電圧差は、実質的に第１の基準電圧に等しくなる。そして、第１の時間間隔の後の第２の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路は、ゲート電圧を調整して、電圧差を実質的に第２の基準電圧に設定する。
整流器は、トランジスタと、ゲート電圧制御回路とを含む。トランジスタは、入力電圧を受け取る第１の端部と、整流電圧を生成する第２の端部と、ゲート電圧を受け取る制御端部とを有する。ゲート電圧制御回路は、トランジスタに結合されており、入力電圧と整流電圧との間の電圧差に応じてゲート電圧を生成する。電圧差が第１の予め設定された閾値電圧まで降下した後の第１の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路は、電圧差が第２の予め設定された閾値電圧未満であるかどうかを判定し、トランジスタをオンにするためのゲート電圧を提供するかどうかを判断する。トランジスタがオンになると、第１の時間間隔及び第１の時間間隔の後の第２の時間間隔中に、電圧差が第３の予め設定された閾値電圧まで上昇すると、トランジスタをオフにするようにゲート電圧が調整される。第１の時間間隔の間、第３の予め設定された閾値電圧は、ゼロ以上である。そして、第２の時間間隔の間、第３の予め設定された閾値電圧は、ゼロ以下である。
本開示の交流発電機は、上述したように、回転子と、固定子と、複数の整流器とを含む。整流器のそれぞれは、対応するＡＣ入力電圧を入力電圧として受け取り、各整流器が一緒になって整流電圧を生成する。
上記に照らして、入力電圧と整流電圧との間の電圧差が、相対的に高い第１の予め設定された閾値電圧まで降下した後の第１の時間間隔中に、本開示のゲート電圧制御回路は、電圧差が、相対的に低い第２の予め設定された閾値電圧まで降下したかどうかを判定し、それに応じてトランジスタを完全にオンにするかどうかを判断する。このようにして、トランジスタのオンが遅すぎることによって引き起こされる逆電流を防止することができ、それによって整流器の全体的な性能を向上させる。
従来知られている整流電圧の波形である。
本開示の一実施形態による整流器の概略図である。
本開示の一実施形態による整流器の実施態様の波形である。
本開示の図３Ａの波形のゾーンＺ１を示す拡大図である。
本開示の一実施形態による、整流器の第３の予め設定された閾値電圧の波形である。
本開示の実施形態による整流器の実施態様の波形である。 本開示の実施形態による整流器の実施態様の波形である。
本開示の一実施形態によるゲート電圧制御回路の概略図である。
本開示の一実施形態による、ゲート電圧制御回路の信号発生器の実施態様の概略図である。
本開示の一実施形態による、ゲート電圧制御回路の電圧発生器の概略図である。
本開示の一実施形態による交流発電機の概略図である。
図２は、本開示の一実施形態による整流器の概略図である。整流器２００は、トランジスタＴＤ１と、ゲート電圧制御回路２１０とを含む。トランジスタＴＤ１は、入力電圧ＶＳを受け取る第１の端部Ｅ１と、整流電圧ＶＤを生成する第２の端部Ｅ２と、ゲート電圧ＶＧを受け取る制御端部とを有する。本実施形態では、トランジスタＴＤ１の動作は、ゲート電圧ＶＧを介したダイオードと等価であり、トランジスタＴＤ１の第１の端部は、ダイオードのカソードと等価であり、トランジスタＴＤ１の第２の端部は、ダイオードのアノードと等価である。
ゲート電圧制御回路２１０は、トランジスタＴＤ１に結合され、ゲート電圧ＶＧを提供するように適合されている。ゲート電圧制御回路２１０は、入力電圧ＶＳと整流電圧ＶＤとの間の電圧差ＶＤＳを受け取り、電圧差ＶＤＳに応じたゲート電圧ＶＧを生成する。ゲート電圧ＶＧをより詳細に説明するために、図２及び図３Ａを同時に参照されたい。図３Ａは、本開示の一実施形態による整流器の実施態様の波形である。
本実施形態では、ゲート電圧制御回路２１０は、トランジスタＴＤ１の電圧差ＶＤＳを検出し、電圧差ＶＤＳが第１の予め設定された閾値電圧Ｖｘまで降下した時点ＴＰ１を検出する。時点ＴＰ１の後、ゲート電圧制御回路２１０は、第１の時間間隔ＰＡ１のカウント動作を開始する。次いで、ゲート電圧制御回路２１０は、第１の時間間隔ＰＡ１中に、トランジスタＴＤ１の電圧差ＶＤＳが第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮまで降下したかどうかを判定することができ、第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮは、第１の予め設定された閾値電圧Ｖｘよりも小さい。本実施形態では、第１の時間間隔ＰＡ１中に、ゲート電圧制御回路２１０は、トランジスタＴＤ１の電圧差ＶＤＳが第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮまで降下した時点ＴＰ２を決定し、ゲート電圧制御回路２１０は、時点ＴＰ２においてトランジスタＴＤ１をオンにするためのゲート電圧ＶＧを生成する。本実施形態では、トランジスタＴＤ１は、この時点で完全にオンになる。
本実施形態では、第１の時間間隔ＰＡ１のカウント動作が開始されても、ゲート電圧制御回路２１０は、トランジスタＴＤ１を直ちにオンにしない。ゲート電圧制御回路２１０は、第１の時間間隔ＰＡ１の間、電圧差ＶＤＳを検出し続け、電圧差ＶＤＳが第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮまで降下したと判定されたときにのみ、トランジスタＴＤ１をオンにする。
ここで、本開示の実施形態では、第１の時間間隔ＰＡ１は、予め設定された限定された時間間隔であってもよいことに留意されたい。第１の時間間隔ＰＡ１は、電圧差ＶＤＳの負の半波長の時間長に応じて設定することができる。したがって、電圧差ＶＤＳが第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮまで降下する時点ＴＰ２が遅くなるほど、トランジスタＴＤ１が完全にオンになるまでの時間が短くなる。加えて、ゲート電圧制御回路２１０が、電圧差ＶＤＳが第１の時間間隔ＰＡ１中に第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮまで降下しなかったことを検出した場合、トランジスタＴＤ１は、このサイクル中に完全にオンにならない。
ところで、トランジスタＴＤ１をＮ型トランジスタとして例にとると、ゲート電圧制御回路２１０は、トランジスタＴＤ１を完全にオンにするのに十分高い電圧値を有するゲート電圧ＶＧを提供することができる。トランジスタＴＤ１がオンになると、トランジスタＴＤ１の整流を介して、電圧差ＶＤＳは、トランジスタＴＤ１のオン状態抵抗と、トランジスタＴＤ１を流れる電流との積である、第１の基準電圧ＶＲ１に等しくなることができる。完全にオンになったトランジスタＴＤ１を例にとる。トランジスタＴＤ１のオン抵抗は非常に低く、その結果、第１の基準電圧ＶＲ１は、０ボルト又はその近くに維持され得る。
次いで、第１の時間間隔ＰＡ１の後の第２の時間間隔ＰＡ２中に、ゲート電圧制御回路２１０は、ゲート電圧ＶＧを調整して、トランジスタＴＤ１によって提供される等価抵抗を調整することによって、電圧差ＶＤＳを第２の基準電圧ＶＲ２に設定する。本実施形態では、第１の基準電圧ＶＲ１は、第２の基準電圧ＶＲ２よりも大きくてもよい。しかしながら、本開示の他の実施形態では、第１の基準電圧ＶＲ１はまた、第２の基準電圧ＶＲ２以下であってもよく、本開示は、これに限定されない。
図３Ｂは、本開示の図３Ａの波形のゾーンＺ１を示す拡大図である。第２の時間間隔ＰＡ２の後の第３の時間間隔ＰＡ３中に、ゲート電圧制御回路２１０が、電圧差ＶＤＳが第２の基準電圧ＶＲ２から第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦまで上昇することを検出すると、ゲート電圧制御回路２１０は、トランジスタＴＤ１がオフになるようにゲート電圧ＶＧを調整する。本実施形態では、ゲート電圧制御回路２１０は、ゲート電圧ＶＧを、トランジスタＴＤ１をオフにするのに十分低い電圧値に調整する。
ところで、本開示の別の実施形態による整流器の実施態様の波形を示す図４を参照されたい。図４において、第１の時間間隔ＰＡ１及び第２の時間間隔ＰＡ２の間に、ゲート電圧制御回路２１０が、電圧差ＶＤＳが第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦまで上昇することを検出すると、ゲート電圧制御回路２１０は、トランジスタＴＤ１をオフにするようにゲート電圧ＶＧを調整する。そして、第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦは、調整可能である。本実施形態では、第１の時間間隔ＰＡ１の間、第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦは、ゼロ以上である。そして、第２の時間間隔ＰＡ２の間、第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦは、ゼロ以下である。
図２、図５Ａ、及び図５Ｂを参照されたい。図５Ａ及び図５Ｂは、本開示の実施形態による整流器の２つの異なる実施態様の波形である。図５Ａにおいて、交流発電機に適用された整流器２００は、整流電流が０アンペアよりも大きい状態Ｓ１から、整流電流が０アンペアである状態Ｓ２に切り替えられる。ゲート電圧制御回路２１０が、電圧差ＶＤＳが第１の予め設定された閾値電圧Ｖｘまで降下した時点ＴＰ１を検出した後、ゲート電圧制御回路２１０は、第１の時間間隔ＰＡ１のカウントを実行する。時点ＴＰ１から一定期間後の時点ＴＰ２において、ゲート電圧制御回路２１０は、電圧差ＶＤＳが第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮまで降下したことを検出する。ゲート電圧制御回路２１０は、それに応じて、トランジスタＴＤ１が完全にオンになるように、時点ＴＰ２でゲート電圧ＶＧを提供する。第１の時間間隔ＰＡ１が終了した時点ＴＰ３の後、ゲート電圧制御回路２１０は、第２の時間間隔のカウントを実行する。本実施形態では、トランジスタＴＤ１が完全にオンになる期間ＰＴＯＮは、第１の時間間隔ＰＡ１の期間よりも短い。
図５Ｂにおいて、ゲート電圧制御回路２１０は、電圧差ＶＤＳが第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮまで降下する時点ＴＰ２が、第１の時間間隔ＰＡ１が終了する時点ＴＰ３と重なる（又は、時点ＴＰ２が時点ＴＰ３よりも遅い）ことを検出する。したがって、本実施形態では、トランジスタＴＤ１が完全にオンすることはない。
本開示の図５Ｂの実施態様から分かるように、電圧差ＶＤＳが第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮまで降下する時点ＴＰ２において、ゲート電圧制御回路２１０は、電圧差ＶＤＳの負の半波長の時間間隔の比較的遅い時点で、トランジスタＴＤ１が完全にオンになることを防止することができる。このようにして、トランジスタＴＤ１が完全にオンしたときの電圧差ＶＤＳのアッププル（up-pull）により逆電流が発生する可能性を効果的に低減することができる。
図６は、本開示の一実施形態によるゲート電圧制御回路の概略図である。ゲート電圧制御回路６００は、演算増幅器ＯＰ１と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とを含む。演算増幅器ＯＰ１は、電圧差ＶＤＳと、第２の基準電圧ＶＲ２として作用する調整電圧とを受け取り、制御信号ＥＮ＿ＯＰＡに応じて出力端子ＯＴにゲート電圧ＶＧを生成して、対応するトランジスタを駆動する。加えて、演算増幅器ＯＰ１は、動作電源として電源ＶＡを受け取り、基準接地電圧として電圧ＶＳＳを受け取る。スイッチＳＷ２は、動作電圧ＶＨと出力端子ＯＴとの間に直列に接続されている。スイッチＳＷ２は、制御信号ＥＮ＿ＳＷ２に応じてオン又はオフになる。スイッチＳＷ１は、接地電圧ＶＳＳと出力端子ＯＴとの間に直列に接続されている。スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ＿ＳＷ１に応じてオン又はオフになる。
動作の詳細の観点から見ると、第１の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路６００は、電圧差ＶＤＳが第２の予め設定された閾値電圧未満である時点で、制御信号ＥＮ＿ＯＰＡを介して演算増幅器ＯＰ１をディセーブルし、制御信号ＥＮ＿ＳＷ２を介してＳＷ２をオンにして、ゲート電圧ＶＧを動作電圧ＶＨにプルアップする。その間、スイッチＳＷ１は、制御信号ＥＮ＿ＳＷ１に応じてオフになっている。次いで、第１の時間間隔の後の第２の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路６００は、制御信号ＥＮ＿ＳＷ２及びＥＮ＿ＳＷ１を介してスイッチＳＷ２及びＳＷ１をそれぞれオフにし、制御信号ＥＮ＿ＯＰＡを介して演算増幅器ＯＰ１を作動させる。第２の時間間隔中に、演算増幅器ＯＰ１は、電圧差ＶＤＳを第２の基準電圧ＶＲ２に等しくなるように制御し、出力端子ＯＴにゲート電圧ＶＧを提供する。次いで、第３の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路６００は、制御信号ＥＮ＿ＳＷ２を介してスイッチＳＷ２をオフにし、制御信号ＥＮ＿ＯＰＡを介して演算増幅器ＯＰ１をディセーブルする。次いで、第３の時間間隔中に、ゲート電圧制御回路６００は、制御信号ＥＮ＿ＳＷ１を介してスイッチＳＷ１をオンにする。オンになったスイッチＳＷ１を介して、ゲート電圧ＶＧが接地電圧ＶＳＳにプルダウンされ、それに応じて駆動されるトランジスタがオフになる。
前述の実施形態に関して、制御信号ＥＮ＿ＯＰＡ、ＥＮ＿ＳＷ１、及びＥＮ＿ＳＷ２は、ゲート電圧制御回路６００に設けられた制御信号発生器によって生成されてもよい。制御信号発生器の実施態様に関しては、本開示の一実施形態のゲート電圧制御回路における信号発生器の実施態様の概略図である図７を参照されたい。図７において、制御信号発生器７００は、電圧差ＶＤＳを第１の電圧Ｖｘ（第１の予め設定された閾値電圧に等しい）と比較して第１の比較結果ＣＭＰ１を生成し、電圧差ＶＤＳを第２の電圧Ｖｙ又は第３の電圧Ｖｚと比較して第２の比較結果ＣＭＰ２を生成するように適合されている。制御信号発生器７００は、第１の比較結果ＣＭＰ１及び第２の比較結果ＣＭＰ２に応じて、制御信号ＥＮ＿ＳＷ１、ＥＮ＿ＳＷ２、及びＥＮ＿ＯＰＡを生成する。第１の電圧Ｖｘ≧第３の電圧Ｖｚ≧第２の電圧Ｖｙ≧第２の予め設定された閾値電圧（図３の実施形態の第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮとしての）、及び第３の電圧Ｖｚ≧第３の予め設定された閾値電圧（図３の実施形態の第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦとしての）である。
実施態様の詳細の観点から見ると、制御信号発生器７００は、マルチプレクサ７１０と、比較器７２０及び７３０と、カウンタ７４０及び７５０と、計算器７６０と、論理回路７７０とを含む。マルチプレクサ７１０は、第２の電圧Ｖｙ及び第３の電圧Ｖｚを受け取り、第２の比較結果ＣＭＰ２に応じて、第２の電圧Ｖｙ又は第３の電圧Ｖｚをカウンタ７４０に提供することを選択する。比較器７３０は、電圧差ＶＤＳ及び第１の電圧Ｖｘを受け取り、電圧差ＶＤＳが第１の電圧Ｖｘまで降下すると、比較結果ＣＭＰ１に応じてカウンタ７５０のカウント動作を開始する。カウンタ７５０は、計算器７６０からカウント範囲値ＲＧを受け取り、カウント範囲値ＲＧに応じて、クロック信号ＣＬＫに基づいて第１の時間間隔をカウントする。比較器７２０は、マルチプレクサ７１０に結合され、比較器７２０は、電圧差ＶＤＳをマルチプレクサ７１０の出力端子の電圧と比較する。初期状態では、マルチプレクサ７１０は、第２の電圧Ｖｙを比較器７２０に出力することを選択し、比較器７２０は、第２の電圧Ｖｙを電圧差ＶＤＳと比較し、電圧差ＶＤＳが第２の電圧Ｖｙに等しくなると、カウンタ７４０は、そのカウント動作を開始する。カウンタ７４０がカウント動作を開始した後、マルチプレクサ７１０は、比較器７２０に第３の電圧Ｖｚを選択して出力するように変化する。電圧差ＶＤＳが第３の電圧Ｖｚに等しくなると、比較器７２０は、カウンタ７４０のカウントを停止し、カウントが完了する。本実施形態では、カウンタ７４０は、電圧差ＶＤＳの負の半波長の時間長をカウントするように適合され、この時間長は、第１の時間間隔及び第２の時間間隔の時間の総和にほぼ等しい。
そして、計算器７６０は、カウンタ７４０によって計算された電圧差ＶＤＳの負の半波長の時間長を受け取り、受け取った時間長にパラメータαを乗算して、カウント範囲値ＲＧを生成する。本実施形態では、パラメータαは、１よりも小さい所定の値である。
加えて、本開示の実施形態では、論理回路７７０がカウンタ７４０及び７５０に結合されている。第２の電圧Ｖｙが第２の予め設定された閾値電圧に等しく、第３の電圧Ｖｚが第３の予め設定された閾値電圧に等しい場合、論理回路７７０は、カウンタ７４０及び７５０のカウント結果並びにカウント動作の開始又は停止状態に応じて論理演算を実行し、制御信号ＥＮ＿ＯＰＡ、ＥＮ＿ＳＷ１、及びＥＮ＿ＳＷ２を生成することができる。詳細に言えば、論理回路７７０は、カウンタ７５０のカウント動作が完了したかどうかに応じて、第１の時間間隔にあるか否かを認識することができる。カウンタ７５０のカウント動作が開始されたがまだ完了しておらず、カウンタ７４０のカウント動作が開始された場合、論理回路７７０は、制御信号ＥＮ＿ＳＷ２をイネーブルにすることができる。カウンタ７５０のカウント動作が完了し、カウンタ７４０のカウント動作が開始されたがまだ完了していない場合、論理回路７７０は、制御信号ＥＮ＿ＯＰＡをイネーブルにすることができる。また、カウンタ７４０のカウント動作が停止すると、論理回路７７０は、制御信号ＥＮ＿ＳＷ１をイネーブルにすることができる。制御信号ＥＮ＿ＳＷ１、ＥＮ＿ＳＷ２、及びＥＮ＿ＯＰＡのうちの多くとも１つがイネーブルにされる。
一方、上述したような図６及び図７の実施態様に関して、第２の基準電圧ＶＲ２、第１の予め設定された閾値電圧Ｖｘ、第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮ、及び第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦは、ゲート電圧制御回路６００に設けられた電圧発生器によって生成されてもよい。図８は、本開示の一実施形態による、ゲート電圧制御回路の電圧発生器の概略図である。図８において、電圧発生器８１０は、動作電源ＶＨＨを受け取り、動作電源ＶＨＨに応じて電圧調整動作を実行し、第２の基準電圧ＶＲ２、第１の予め設定された閾値電圧Ｖｘ、第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮ、及び第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦを生成する。動作電源ＶＨＨの電圧値は、比較的高く、電圧ＶＳＳは、接地電圧である。電圧発生器８１０は、低ドロップアウト（ＬＤＯ）電圧調整器、又は当業者に知られている任意の他の電圧調整回路であってもよく、これに対して特定の制限はない。電圧発生器８１０によって生成された第１の予め設定された閾値電圧Ｖｘ、第２の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＮ、及び第３の予め設定された閾値電圧ＶＤＳ＿ＯＦＦは、それぞれ、図７の実施形態における第１の電圧Ｖｘ、第２の電圧Ｖｙ、及び第３の電圧Ｖｚを実施するように適合されてもよい。
図９は、本開示の一実施形態による交流発電機の概略図である。交流発電機９００は、回転子ＲＴと、固定子ＳＴと、複数の整流器９１１～９３２とを含む。本実施形態では、固定子ＳＴは、複数の相電圧ＶＵ、ＶＶ、及びＶＷを生成する。相電圧ＶＵ、ＶＶ、及びＶＷは、それぞれ、異なる相の複数の整流回路９１０、９２０、及び９３０に供給される。整流回路９１０は、直列に結合された整流器９１１及び９１２を含む。整流回路９２０は、直列に結合された整流器９２１及び９２２を含む。そして、整流回路９３０は、直列に結合された整流器９３１及び９３２を含む。本実施形態では、交流発電機９００はまた、並列に結合された抵抗器Ｒ１（二次電池の等価負荷又は等価抵抗）と、等価充電コンデンサであるコンデンサＣ１とを含み、ＤＣ電圧に近い整流出力電圧を生成する。
本実施形態の整流器９１１～９３２は、前述の実施形態の整流器２００を用いることによって実施することができる。関連する詳細は、前述の実施形態及び実施態様に記載されており、以下では繰り返さない。
上記に鑑みて、本開示の整流器は、第１の予め設定された閾値電圧に応じて第１の時間間隔のカウントを開始し、第１の時間間隔中に、入力電圧と整流電圧との間の電圧差が第２の予め設定された閾値電圧まで降下するかどうかを判定して、トランジスタを完全にオンにするかどうかを判定する。このようにして、トランジスタが遅すぎる時点で完全にオンになることを防止し、トランジスタが完全にオンになったときの電圧差のアッププル（up-pull）から発生する逆電流を回避することができる。そして、システムの正常な動作が保証される。
本開示の交流発電機及び整流器は、逆電流を防止するために適用することができる。
２００：整流器
２１０：ゲート電圧制御回路
ＴＤＩ：トランジスタ
ＶＳ：入力電圧
ＶＧ：ゲート電圧
ＶＤ：整流電圧
ＶＤＳ：電圧差
Ｅ１：第１の端部
Ｅ２：第２の端部

Claims (14)

  1. 入力電圧を受け取る第１の端部、整流電圧を生成する第２の端部、及びゲート電圧を受け取る制御端部を含むトランジスタと、
    前記トランジスタに結合され、前記入力電圧と前記整流電圧との間の電圧差に応じて前記ゲート電圧を生成するゲート電圧制御回路と、を備え、
    前記電圧差が第１の予め設定された閾値電圧まで降下した後の第１の時間間隔中に、前記ゲート電圧制御回路が、前記電圧差が第２の予め設定された閾値電圧未満であるかどうかを判定し、前記トランジスタをオンにするための前記ゲート電圧を提供するかどうかを判断し、前記トランジスタがオンになると、前記電圧差が実質的に第１の基準電圧に等しくなり、
    前記第１の時間間隔の後の第２の時間間隔中に、前記ゲート電圧制御回路が前記ゲート電圧を調整して、前記電圧差を実質的に第２の基準電圧に設定する、
    整流器。
  2. 請求項１に記載の整流器であって、前記第１の予め設定された閾値電圧が前記第２の予め設定された閾値電圧よりも大きく、前記第１の基準電圧が、前記第２の基準電圧よりも大きいか、小さいか、又は等しい、整流器。
  3. 請求項１に記載の整流器であって、前記第１の時間間隔中に、前記ゲート電圧制御回路が、前記電圧差が前記第２の予め設定された閾値電圧未満であったと判定すると、前記トランジスタをオンにするための前記ゲート電圧を提供する整流器。
  4. 請求項１に記載の整流器であって、前記第１の時間間隔中に、前記ゲート電圧制御回路が、前記電圧差が前記第２の予め設定された閾値電圧未満ではなかったと判定すると、前記トランジスタをオフにするための前記ゲート電圧を提供する整流器。
  5. 請求項１に記載の整流器であって、前記第２の時間間隔の後の第３の時間間隔中に、前記電圧差が前記第２の基準電圧から第３の予め設定された閾値電圧まで上昇すると、前記ゲート電圧制御回路が前記トランジスタをオフにするように前記ゲート電圧を調整する整流器。
  6. 請求項５に記載の整流器であって、前記ゲート電圧制御回路が、
    前記電圧差及び調整電圧を受け取り、第１の制御信号に応じて出力端子に前記ゲート電圧を生成する演算増幅器と、
    接地電圧と前記出力端子との間に直列に接続され、第２の制御信号に応じてオン又はオフする第１のスイッチと、
    動作電圧と前記出力端子との間に直列に接続され、第３の制御信号に応じてオン又はオフする第２のスイッチと、
    を備え、
    前記調整電圧が前記第２の基準電圧に等しい、
    整流器。
  7. 請求項６に記載の整流器であって、前記ゲート電圧制御回路が、
    前記電圧差を第１の電圧と比較して第１の比較結果を生成し、前記電圧差を第２の電圧又は第３の電圧と比較して第２の比較結果を生成し、前記第１の比較結果及び前記第２の比較結果に応じて、前記第１の制御信号、前記第２の制御信号、及び前記第３の制御信号を生成する制御信号発生器と、
    をさらに備え、
    ここで、前記第１の電圧≧前記第３の電圧≧前記第２の電圧≧前記第２の予め設定された閾値電圧であり、前記第３の電圧≧前記第３の予め設定された閾値電圧であり、前記第１の電圧が前記第１の予め設定された閾値電圧に等しい、
    整流器。
  8. 請求項７に記載の整流器であって、前記制御信号発生器が、
    前記電圧差を前記第１の電圧と比較することによって前記第１の比較結果を生成する第１の比較器と、
    前記第１の比較結果及びカウント範囲値に応じてクロック信号に基づいて前記第１の時間間隔をカウントする第１のカウンタと、
    前記第２の比較結果に応じて前記第２の電圧又は前記第３の電圧を出力することを選択するマルチプレクサと、
    前記マルチプレクサの出力を前記電圧差と比較することによって前記第２の比較結果を生成する第２の比較器と、
    前記第２の比較結果に応じて前記クロック信号に基づいてカウント動作を実行することによってカウント結果を生成する第２のカウンタであり、前記カウント結果が前記第１の時間間隔及び前記第２の時間間隔の時間の総和を表す、第２のカウンタと、
    前記第１のカウンタと前記第２のカウンタとの間に結合され、前記カウント結果にパラメータを乗算して前記カウント範囲値を生成する計算器と、
    前記第１のカウンタ及び前記第２のカウンタに結合され、前記第１の時間間隔及び前記カウント結果に応じて、前記第１の制御信号、前記第２の制御信号、及び前記第３の制御信号を生成する論理回路と、
    を備える、
    整流器。
  9. 請求項８に記載の整流器であって、前記第２のカウンタが、前記電圧差が前記第２の電圧まで降下すると前記カウント動作を開始し、前記電圧差が前記第３の電圧まで上昇すると前記カウント動作を停止する整流器。
  10. 請求項７に記載の整流器であって、前記ゲート電圧制御回路が、
    動作電源に応じて、前記第１の予め設定された閾値電圧、前記第２の予め設定された閾値電圧、前記第３の予め設定された閾値電圧、前記第２の電圧、前記第３の電圧、及び前記第２の基準電圧を生成する電圧発生器、
    をさらに備える、整流器。
  11. 入力電圧を受け取る第１の端部、整流電圧を生成する第２の端部、及びゲート電圧を受け取る制御端部を含むトランジスタと、
    前記トランジスタに結合され、前記入力電圧と前記整流電圧との間の電圧差に応じて前記ゲート電圧を生成するゲート電圧制御回路と、を備え、
    前記電圧差が第１の予め設定された閾値電圧まで降下した後の第１の時間間隔中に、前記ゲート電圧制御回路が、前記電圧差が第２の予め設定された閾値電圧未満であるかどうかを判定し、前記トランジスタをオンにするための前記ゲート電圧を提供するかどうかを判断し、前記トランジスタがオンになると、前記第１の時間間隔、及び前記第１の時間間隔後の第２の時間間隔中に、前記電圧差が第３の予め設定された閾値電圧まで上昇すると、前記トランジスタをオフにするように前記ゲート電圧が調整され、
    前記第１の時間間隔中に、前記第３の予め設定された閾値電圧がゼロ以上であり、
    前記第２の時間間隔中に、前記第３の予め設定された閾値電圧がゼロ以下である、
    整流器。
  12. 請求項１１に記載の整流器であって、前記ゲート電圧制御回路が、
    前記電圧差及び調整電圧を受け取り、第１の制御信号に応じて出力端子に前記ゲート電圧を生成する演算増幅器と、
    接地電圧と前記出力端子との間に直列に接続され、第２の制御信号に応じてオン又はオフする第１のスイッチと、
    動作電圧と前記出力端子との間に直列に接続され、第３の制御信号に応じてオン又はオフする第２のスイッチと、
    前記電圧差を第１の電圧と比較して第１の比較結果を生成し、前記電圧差を第２の電圧又は第３の電圧と比較して第２の比較結果を生成し、前記第１の比較結果及び前記第２の比較結果に応じて、前記第１の制御信号、前記第２の制御、及び前記第３の制御信号を生成する制御信号発生器と、
    を備え、
    ここで前記第１の電圧≧前記第３の電圧≧前記第２の電圧≧前記第２の予め設定された閾値電圧であり、前記第３の電圧≧前記第３の予め設定された閾値電圧であり、前記第１の電圧が前記第１の予め設定された閾値電圧に等しい、
    整流器。
  13. 回転子と、
    前記回転子に結合され、複数のＡＣ電圧を生成する固定子と、
    請求項１に記載の整流器であって、前記整流器のそれぞれが、前記対応するＡＣ電圧を前記入力電圧として受け取り、一緒になって前記整流電圧を生成する整流器と、
    を備える交流発電機。
  14. 回転子と、
    前記回転子に結合され、複数のＡＣ電圧を生成する固定子と、
    請求項１１に記載の整流器であって、前記整流器のそれぞれが、前記対応するＡＣ電圧を前記入力電圧として受け取り、一緒になって前記整流電圧を生成する整流器と、
    を備える交流発電機。
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