JPWO2010004738A1 - Rectifier and solar power generation system including the same - Google Patents

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拓也 酒井
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みゆき 竹下
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Abstract

アノード端子(2)とカソード端子(3)との2端子間に、ソース電極をアノード端子側にして第1のMOSFET(4)を接続し、2端子間の印加電圧から制御電圧(V1)を生成する電源回路(5)と、第1の駆動制御回路(6)と、2端子間の電流方向を検出する検出回路(7)とを備える。検出回路(7)は、電源回路(5)の出力に接続された電流制限用抵抗(71)、およびアノードを電流制限用抵抗(71)に接続しカソードをカソード端子(3)に接続したダイオード(72)を有して、ダイオード(72)のアノード電位(V2)に基づいて電流方向を検出し、第1の駆動制御回路(6)は、制御電圧(V1)を用いて、アノード電位(V2)に基づいて第1のMOSFET(4)を駆動制御する。The first MOSFET (4) is connected between the two terminals of the anode terminal (2) and the cathode terminal (3) with the source electrode on the anode terminal side, and the control voltage (V1) is applied from the applied voltage between the two terminals. A power supply circuit (5) to be generated, a first drive control circuit (6), and a detection circuit (7) for detecting a current direction between two terminals are provided. The detection circuit (7) includes a current limiting resistor (71) connected to the output of the power supply circuit (5), and a diode having an anode connected to the current limiting resistor (71) and a cathode connected to the cathode terminal (3). (72), the current direction is detected based on the anode potential (V2) of the diode (72), and the first drive control circuit (6) uses the control voltage (V1) to detect the anode potential ( The first MOSFET (4) is driven and controlled based on V2).

Description

この発明は、2つの外部端子間に接続され、一方向のみ電流を流し、逆方向の電流を阻止する整流装置、およびこのような整流装置を備えた太陽光発電システムに関するものである。   The present invention relates to a rectifier that is connected between two external terminals and that allows a current to flow only in one direction and prevents a reverse current, and a photovoltaic power generation system including such a rectifier.

2つの外部端子間に接続される整流素子であるダイオードは、順方向に電圧が印加された場合は、陽極側から陰極側に一方向に電流を流し、逆電圧が印加されると、逆向きに流れようとする電流を阻止する動作を行う。これら一般的なダイオードは、冗長系電源や、整流回路などに使用されている。しかしながら、ダイオードには導通時に順方向電圧が発生し、この電圧と順方向電流との積により比較的大きな導通損失が生じる。特に、冗長系などで複数個直列接続して使用される場合では、ダイオードの接続数分だけ損失が増加するという問題がある。   A diode that is a rectifier connected between two external terminals, when a voltage is applied in the forward direction, causes a current to flow in one direction from the anode side to the cathode side, and reverses when a reverse voltage is applied. The operation to block the current that is going to flow is performed. These general diodes are used for redundant power supplies, rectifier circuits, and the like. However, a forward voltage is generated in the diode when conducting, and a relatively large conduction loss occurs due to the product of this voltage and the forward current. In particular, when a plurality of redundant systems are used in series connection, there is a problem that the loss increases by the number of diodes connected.

導通損失の少ない整流装置には従来から同期整流方式が用いられているが、整流素子を駆動するための電源や、同期信号もしくは整流素子を流れる電流方向の検出が必要である。
従来の整流装置では、同期整流用MOSFETのドレインにダイオードのカソードを接続し、そのアノードに外部より電力を供給する電流供給手段を接続すると共に、ダイオードのアノードとMOSFETのソースとの間に抵抗を接続してその両端電圧を検出する。そして、抵抗の両端電圧と基準電圧とを比較し、その出力信号を増幅してゲート駆動手段を介しゲート電圧を得ることにより、MOSFETに電流が流れる期間の殆どでゲート電圧をMOSFETに印加する(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, a synchronous rectification method has been used for a rectifier with low conduction loss. However, it is necessary to detect a power source for driving the rectifier and a direction of a current flowing through the synchronous signal or the rectifier.
In the conventional rectifier, the cathode of the diode is connected to the drain of the synchronous rectifier MOSFET, the current supply means for supplying power from the outside is connected to the anode, and a resistor is connected between the anode of the diode and the source of the MOSFET. Connect and detect the voltage across it. Then, the voltage across the resistor is compared with the reference voltage, the output signal is amplified, and the gate voltage is obtained via the gate driving means, so that the gate voltage is applied to the MOSFET during most of the period in which the current flows in the MOSFET ( For example, see Patent Document 1).

さらに、従来の別例による整流装置では、電界効果トランジスタのドレイン電極を交流入力端子とし、ソース電極を直流出力端子とし、ゲート電極をオペアンプの出力に接続し、このオペアンプの入力の一方を交流入力端子に接続し、他方を直流出力端子に接続する。そして、オペアンプで交流入力端子と直流出力端子の間の電位差を検出して、逆方向に入力電圧が印加された場合には電界効果トランジスタを非導通とし、順方向に入力電圧が印加された場合は電界効果トランジスタを導通とすることで、整流を可能とする(例えば、特許文献2参照)。   Further, in the conventional rectifier according to another example, the drain electrode of the field effect transistor is used as an AC input terminal, the source electrode is used as a DC output terminal, the gate electrode is connected to the output of the operational amplifier, and one input of the operational amplifier is input as an AC input. Connect to the terminal and connect the other to the DC output terminal. When the operational amplifier detects the potential difference between the AC input terminal and the DC output terminal and the input voltage is applied in the reverse direction, the field effect transistor is turned off and the input voltage is applied in the forward direction Enables rectification by making the field effect transistor conductive (see, for example, Patent Document 2).

特開2004−32937号公報JP 2004-32937 A 特開平11−122929号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-122929

特許文献1に示す従来の整流装置では、MOSFETを流れる電流方向の検出のために、MOSFETのドレインにカソードを接続したダイオードのアノードに電流供給手段を接続し、該アノードとMOSFETのソースとの間に接続された抵抗の両端電圧を検出した。しかしながら、外部端子を陽極端子と陰極端子との2端子とした整流装置に適用するには、MOSFETの駆動電源と別に定電流を供給する電流供給手段を整流装置内部で生成する必要があり、容易に適用できないものであった。
また、特許文献2に示す従来の整流装置では、MOSFETを流れる電流方向の検出のために、オペアンプでドレイン・ソース間電圧を検出するが、信頼性を高めるためにオペアンプに入力オフセット電圧を持たせている。このため、入力オフセット電圧を外部電源により供給する、もしくは入力オフセット電圧を持つように製造されたオペアンプを要するという問題点があった。
In the conventional rectifier shown in Patent Document 1, a current supply means is connected to the anode of a diode in which the cathode is connected to the drain of the MOSFET to detect the direction of the current flowing through the MOSFET, and between the anode and the source of the MOSFET. The voltage across the resistor connected to was detected. However, in order to apply to a rectifier having two external terminals, an anode terminal and a cathode terminal, it is necessary to generate a current supply means for supplying a constant current separately from the driving power source of the MOSFET inside the rectifier. Was not applicable.
In the conventional rectifier shown in Patent Document 2, the drain-source voltage is detected by the operational amplifier for detection of the direction of the current flowing through the MOSFET. However, in order to improve the reliability, the operational amplifier has an input offset voltage. ing. For this reason, there has been a problem that an operational amplifier manufactured to supply an input offset voltage from an external power source or to have an input offset voltage is required.

この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、導通時の損失が低減されたMOSFETを2つの外部端子間に接続して成る整流装置が、さらなる端子および外部電源が不要で2端子のダイオードとの置き換えが容易であると共に、MOSFETを流れる電流方向の検出が容易に信頼性よく実現できることを目的とする。
また、このような整流装置を備えて、簡略な構成で信頼性よく発電効率を向上できる太陽光発電システムを提供することを第2の目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and a rectifier comprising a MOSFET having a reduced loss during conduction and connected between two external terminals is provided with a further terminal and An object is to eliminate the need for an external power source and to easily replace the diode with a two-terminal diode, and to easily and reliably detect the direction of the current flowing through the MOSFET.
It is a second object of the present invention to provide a solar power generation system that includes such a rectifier and can improve power generation efficiency with a simple configuration and with high reliability.

この発明による整流装置は、外部端子を陽極端子と陰極端子との2端子とし、該2端子間に、ソース電極を上記陽極端子側にして接続された第1のMOSFETと、上記2端子間に印加される電圧から所定の制御電圧を生成して出力する電源回路と、上記電源回路からの制御電圧を用いて上記第1のMOSFETのゲート電極に駆動信号を出力する第1の駆動制御回路と、上記電源回路の出力に接続された電流制限用抵抗、およびアノードを該電流制限用抵抗に接続しカソードを上記陰極端子に接続したダイオードを有し、該ダイオードのアノード電位を検出する検出回路とを備える。そして、上記第1の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位に応じて上記駆動信号を出力するものである。   In the rectifier according to the present invention, an external terminal is an anode terminal and a cathode terminal, and a first MOSFET connected between the two terminals with a source electrode on the anode terminal side is connected between the two terminals. A power supply circuit that generates and outputs a predetermined control voltage from the applied voltage, and a first drive control circuit that outputs a drive signal to the gate electrode of the first MOSFET using the control voltage from the power supply circuit; A current limiting resistor connected to the output of the power supply circuit, and a detection circuit for detecting an anode potential of the diode, having a diode having an anode connected to the current limiting resistor and a cathode connected to the cathode terminal; Is provided. The first drive control circuit outputs the drive signal in accordance with the anode potential of the diode detected by the detection circuit.

またこの発明による太陽光発電システムは、太陽光パネルを1以上用いて発電するもので、上記各太陽光パネルは、直列接続された複数の太陽光発電セルと、外部端子を陽極端子と陰極端子との2端子として、上記各太陽光発電セルにそれぞれ並列に接続される整流装置とを備える。また、上記各整流装置は、上記2端子間に、ソース電極を上記陽極端子側にして接続された第1のMOSFETと、上記2端子間に印加される電圧から所定の制御電圧を生成して出力する電源回路と、上記電源回路からの制御電圧を用いて上記第1のMOSFETのゲート電極に駆動信号を出力する第1の駆動制御回路と、上記電源回路の出力に接続された電流制限用抵抗、およびアノードを該電流制限用抵抗に接続しカソードを上記陰極端子に接続したダイオードを有し、該ダイオードのアノード電位を検出する検出回路とを備える。そして、上記第1の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位から、接続された上記太陽光発電セルの異常を検出し、上記第1のMOSFETをオンさせて、該整流装置により該太陽光発電セルをバイパスするものである。   The solar power generation system according to the present invention generates power using one or more solar panels. Each of the solar panels includes a plurality of solar power generation cells connected in series, and an external terminal serving as an anode terminal and a cathode terminal. And two rectifiers connected in parallel to the respective photovoltaic power generation cells. Each rectifier generates a predetermined control voltage from the first MOSFET connected between the two terminals with the source electrode on the anode terminal side and the voltage applied between the two terminals. A power supply circuit for outputting, a first drive control circuit for outputting a drive signal to the gate electrode of the first MOSFET using a control voltage from the power supply circuit, and a current limiting circuit connected to the output of the power supply circuit And a detection circuit that includes a diode having an anode connected to the current limiting resistor and a cathode connected to the cathode terminal, and detecting an anode potential of the diode. The first drive control circuit detects an abnormality of the connected photovoltaic power generation cell from the anode potential of the diode detected by the detection circuit, turns on the first MOSFET, and The solar power generation cell is bypassed by a rectifier.

この発明による整流装置は、2端子間に印加される電圧から所定の制御電圧を生成する電源回路を備える。また、電源回路の出力に電流制限用抵抗を接続し、電流制限用抵抗と陰極端子との間にダイオードを挿入して、ダイオードのアノード電位を検出する。第1のMOSFETを流れる電流の向きにより変化する上記アノード電位を検出するため、第1のMOSFETを流れる電流方向の検出が容易に信頼性よく実現できる。また、上記電源回路が出力する制御電圧を、第1のMOSFETの制御に用いるだけでなく、ダイオードのアノード電位を検出するための電圧に用いて整流装置を動作することができる。このため、簡略な回路構成で2端子のダイオードとの置き換えが容易な、低損失で信頼性の高い整流装置が実現できる。   The rectifier according to the present invention includes a power supply circuit that generates a predetermined control voltage from a voltage applied between two terminals. Further, a current limiting resistor is connected to the output of the power supply circuit, and a diode is inserted between the current limiting resistor and the cathode terminal to detect the anode potential of the diode. Since the anode potential that changes depending on the direction of the current flowing through the first MOSFET is detected, the direction of the current flowing through the first MOSFET can be easily and reliably detected. In addition, the control voltage output from the power supply circuit can be used not only to control the first MOSFET, but also to operate the rectifier using a voltage for detecting the anode potential of the diode. Therefore, it is possible to realize a low-loss and high-reliability rectifier that can be easily replaced with a two-terminal diode with a simple circuit configuration.

またこの発明による太陽光発電システムは、直列接続された複数の太陽光発電セルの各太陽光発電セルに並列に整流装置を接続する。そして、この整流装置は、簡略な回路構成で、各太陽光発電セルの異常時に、低損失で信頼性よく該太陽光発電セルをバイパスさせることができる。このため、太陽光発電システムは、簡略な構成で信頼性よく発電効率を向上できる。   Moreover, the photovoltaic power generation system by this invention connects a rectifier in parallel with each photovoltaic power generation cell of the several photovoltaic power generation cell connected in series. And this rectification | straightening apparatus can bypass this solar power generation cell with low loss and reliability at the time of abnormality of each solar power generation cell by simple circuit structure. For this reason, the photovoltaic power generation system can improve the power generation efficiency with a simple configuration with high reliability.

この発明の実施の形態1による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5による整流装置の動作特性を説明する図である。It is a figure explaining the operating characteristic of the rectifier by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5による整流装置内の各MOSFETのスイッチング状態を説明する図である。It is a figure explaining the switching state of each MOSFET in the rectifier by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態6による整流装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the rectifier by Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態7による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態8による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 8 of this invention. この発明の実施の形態9による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 9 of this invention. この発明の実施の形態10による整流装置の動作特性を説明する図である。It is a figure explaining the operating characteristic of the rectifier by Embodiment 10 of this invention. この発明の実施の形態10による整流装置内の各MOSFETのスイッチング状態を説明する図である。It is a figure explaining the switching state of each MOSFET in the rectifier by Embodiment 10 of this invention. この発明の実施の形態11による整流装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the rectifier by Embodiment 11 of this invention. この発明の実施の形態13による整流装置および周辺回路構成を示す図である。It is a figure which shows the rectifier and peripheral circuit structure by Embodiment 13 of this invention. この発明の実施の形態14による太陽光発電システムの主回路構成を示す図である。It is a figure which shows the main circuit structure of the solar energy power generation system by Embodiment 14 of this invention.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による整流装置を図に基づいて説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による整流装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、整流装置1は、陽極端子としてのアノード端子2、陰極端子としてのカソード端子3の2端子を外部端子とし、該2端子間に接続されたnチャネル型パワーMOSFETである第1のMOSFET4と、所定の制御電圧V1を生成する電源回路5と、電源回路5から出力される制御電圧V1を用いて第1のMOSFET4を駆動制御する第1の駆動制御回路6と、第1のMOSFET4に流れる電流方向を検出するための検出回路としての電流方向検出回路7とを備える。第1のMOSFET4は、ソース・ドレイン間に寄生ダイオード4aを内蔵し、ソース電極をアノード端子2に、ドレイン電極をカソード端子3に接続する。
Embodiment 1 FIG.
A rectifier according to Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in the figure, the rectifier 1 is an n-channel power MOSFET having two terminals, an anode terminal 2 serving as an anode terminal and a cathode terminal 3 serving as a cathode terminal, as external terminals connected between the two terminals. 1 MOSFET 4, a power supply circuit 5 that generates a predetermined control voltage V 1, a first drive control circuit 6 that drives and controls the first MOSFET 4 using the control voltage V 1 output from the power supply circuit 5, And a current direction detection circuit 7 as a detection circuit for detecting the direction of the current flowing through the MOSFET 4. The first MOSFET 4 incorporates a parasitic diode 4 a between the source and drain, and connects the source electrode to the anode terminal 2 and the drain electrode to the cathode terminal 3.

電源回路5は、ダイオード51、コンデンサ52、および、例えばチョッパ回路などで構成された電圧調整回路53を備え、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される逆極性電圧(以下、逆電圧と称す)をダイオード51を介してコンデンサ52に充電し、コンデンサ52の充電電圧からアノード端子2を電位基準とした所定の電圧を第1のMOSFET4の制御電圧V1として生成する。電圧調整回路53は、逆電圧の大きさにより昇圧型、降圧型などの方式をとり、逆電圧の大きさにかかわらず安定した制御電圧V1を生成する。
電流方向検出回路7は、電源回路5の出力に接続された電流制限用抵抗71、およびアノードを電流制限用抵抗71に接続しカソードをカソード端子3に接続したダイオード72を備え、整流装置1のアノード端子2を電位基準として、ダイオード72のアノード電位V2を検出する。
The power supply circuit 5 includes a diode 51, a capacitor 52, and a voltage adjusting circuit 53 configured by, for example, a chopper circuit, and has a reverse polarity voltage (hereinafter referred to as a reverse voltage) applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3. The capacitor 52 is charged via the diode 51, and a predetermined voltage with the anode terminal 2 as a potential reference is generated from the charging voltage of the capacitor 52 as the control voltage V 1 of the first MOSFET 4. The voltage adjustment circuit 53 employs a step-up type or a step-down type depending on the magnitude of the reverse voltage, and generates a stable control voltage V1 regardless of the magnitude of the reverse voltage.
The current direction detection circuit 7 includes a current limiting resistor 71 connected to the output of the power supply circuit 5, and a diode 72 having an anode connected to the current limiting resistor 71 and a cathode connected to the cathode terminal 3. The anode potential V2 of the diode 72 is detected using the anode terminal 2 as a potential reference.

第1の駆動制御回路6は、電源回路5からの制御電圧V1を用いて第1のMOSFET4のゲート電極に駆動信号6aを出力する駆動回路61と、制御電圧V1から基準電圧V3を生成する電圧調整回路62とを備える。そして、駆動回路61は、電流方向検出回路7にて検出されたダイオード72のアノード電位V2(以下、検出電圧V2と称す)と基準電圧V3との大小を比較して、第1のMOSFET4のゲート電極へ第1のMOSFET4をオン/オフさせる駆動信号6aを出力する。ここでは、検出電圧V2が基準電圧V3より低いとき、第1のMOSFET4をオンさせる。
なお、検出電圧V2は、ダイオード72のアノードとアノード端子2との間の電圧である。
The first drive control circuit 6 uses a control voltage V1 from the power supply circuit 5 to output a drive signal 6a to the gate electrode of the first MOSFET 4, and a voltage for generating a reference voltage V3 from the control voltage V1. And an adjustment circuit 62. Then, the drive circuit 61 compares the anode voltage V2 (hereinafter referred to as the detection voltage V2) of the diode 72 detected by the current direction detection circuit 7 with the reference voltage V3, and compares the magnitude of the gate voltage of the first MOSFET 4 A drive signal 6a for turning on / off the first MOSFET 4 is output to the electrode. Here, when the detection voltage V2 is lower than the reference voltage V3, the first MOSFET 4 is turned on.
The detection voltage V <b> 2 is a voltage between the anode of the diode 72 and the anode terminal 2.

次に、整流装置1の動作について説明する。
電源回路5では、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される逆電圧をダイオード51を介してコンデンサ52に充電し、コンデンサ52の充電電圧からアノード端子2を電位基準とした、例えば15Vの所定の電圧を第1のMOSFET4の制御電圧V1として生成する。このため逆電圧の大きさに拘わらず、所定の制御電圧V1を生成できる。なお、カソード端子3とアノード端子2間の電圧VCA(以下、カソード・アノード間電圧VCAと称す)は、この場合、第1のMOSFET4のドレイン・ソース間電圧であり、逆電圧印加時は、逆電圧の大きさがカソード・アノード間電圧VCAとなる。
Next, the operation of the rectifier 1 will be described.
In the power supply circuit 5, a reverse voltage applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 is charged to the capacitor 52 through the diode 51, and the anode terminal 2 is used as a potential reference from the charging voltage of the capacitor 52, for example, 15V. Is generated as the control voltage V1 of the first MOSFET 4. Therefore, the predetermined control voltage V1 can be generated regardless of the magnitude of the reverse voltage. In this case, the voltage VCA between the cathode terminal 3 and the anode terminal 2 (hereinafter referred to as cathode-anode voltage VCA) is the voltage between the drain and source of the first MOSFET 4 and is reverse when a reverse voltage is applied. The magnitude of the voltage is the cathode-anode voltage VCA.

逆電圧(カソード・アノード間電圧VCA)が制御電圧V1より高いとき、電流方向検出回路7では、制御電圧V1を出力する電源回路5の出力端子からカソード端子3に電流が流れず、検出電圧V2は制御電圧V1と同等である。駆動回路61は、例えば0.7Vに設定された基準電圧V3と検出電圧V2とを比較し、検出電圧V2が基準電圧V3より低いとき第1のMOSFET4をオンさせる。この場合、検出電圧V2は制御電圧V1と同等に高い電圧であるため、第1のMOSFET4はオフし、整流装置1は電流iの導通を阻止する。   When the reverse voltage (cathode-anode voltage VCA) is higher than the control voltage V1, in the current direction detection circuit 7, no current flows from the output terminal of the power supply circuit 5 that outputs the control voltage V1 to the cathode terminal 3, and the detection voltage V2 Is equivalent to the control voltage V1. The drive circuit 61 compares the reference voltage V3 set to, for example, 0.7V and the detection voltage V2, and turns on the first MOSFET 4 when the detection voltage V2 is lower than the reference voltage V3. In this case, since the detection voltage V2 is as high as the control voltage V1, the first MOSFET 4 is turned off, and the rectifier 1 prevents conduction of the current i.

逆電圧が制御電圧V1より低くなると、制御電圧V1はカソード・アノード間電圧VCAより高いため、電流方向検出回路7では、電源回路5の出力端子からカソード端子3に、電流制限用抵抗71およびダイオード72を介して電流が流れる。この時、電流制限用抵抗71は電流を制限して電源回路5の出力の放電を抑制する。そして、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した電圧値を検出電圧V2として検出する。カソード・アノード間電圧VCAが低下するにつれて検出電圧V2も低下するが、逆電圧印加時には、検出電圧V2はダイオード72の順方向電圧Vf(0.6〜0.7V程度)より高いため、基準電圧V3を適切に設定することで検出電圧V2が基準電圧V3以上となって、第1のMOSFET4はオフ状態となり整流装置1は電流iの導通を阻止する。   When the reverse voltage becomes lower than the control voltage V1, the control voltage V1 is higher than the cathode-anode voltage VCA. Therefore, in the current direction detection circuit 7, the current limiting resistor 71 and the diode are connected from the output terminal of the power supply circuit 5 to the cathode terminal 3. A current flows through 72. At this time, the current limiting resistor 71 limits the current and suppresses the discharge of the output of the power supply circuit 5. A voltage value obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA is detected as the detection voltage V2. As the cathode-anode voltage VCA decreases, the detection voltage V2 also decreases. However, when the reverse voltage is applied, the detection voltage V2 is higher than the forward voltage Vf (about 0.6 to 0.7 V) of the diode 72, and thus the reference voltage. By appropriately setting V3, the detection voltage V2 becomes equal to or higher than the reference voltage V3, the first MOSFET 4 is turned off, and the rectifier 1 prevents conduction of the current i.

カソード・アノード間電圧VCAが低下して検出電圧V2が基準電圧V3より低くなると、駆動回路61は、第1のMOSFET4をオンさせる駆動信号6aを出力し、第1のMOSFET4はオフからオンになる。第1のMOSFET4がオンすると、アノード端子2からカソード端子3に第1のMOSFET4を介した電流iが順方向に流れ、この電流iと第1のMOSFET4のオン抵抗による電圧降下が発生して、カソード・アノード間電圧VCAが負となる。電流方向検出回路7では、電源回路5の出力端子からカソード端子3に、電流制限用抵抗71およびダイオード72を介して電流が流れる。そして、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した電圧値を検出電圧V2として検出する。この場合、検出電圧V2は、ダイオードの順方向電圧Vfから第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧(=−VCA)を減算した電圧値となる。なお、オン電圧とは、MOSFETがオンして電流が流れる際に、オン抵抗によ発生する電圧降下分の電圧である。   When the cathode-anode voltage VCA decreases and the detection voltage V2 becomes lower than the reference voltage V3, the drive circuit 61 outputs a drive signal 6a for turning on the first MOSFET 4, and the first MOSFET 4 is turned on from off. . When the first MOSFET 4 is turned on, a current i through the first MOSFET 4 flows in the forward direction from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3, and a voltage drop due to the current i and the on-resistance of the first MOSFET 4 occurs. The cathode-anode voltage VCA becomes negative. In the current direction detection circuit 7, a current flows from the output terminal of the power supply circuit 5 to the cathode terminal 3 through the current limiting resistor 71 and the diode 72. A voltage value obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA is detected as the detection voltage V2. In this case, the detection voltage V2 is a voltage value obtained by subtracting the on-voltage (= −VCA) between the drain and source of the first MOSFET 4 from the forward voltage Vf of the diode. The on-voltage is a voltage corresponding to a voltage drop generated by the on-resistance when the MOSFET is turned on and a current flows.

駆動回路61で用いる基準電圧V3は、例えば0.7Vに設定されるとしたが、ダイオード72の順方向電圧Vfから第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧を減算した電圧値と、順方向電圧Vfとオン電圧とを加算した電圧値との間に設定する。より正確には、減算する場合のオン電圧は、第1のMOSFET4に順方向に電流が流れた場合のオン電圧とし、加算する場合のオン電圧は、第1のMOSFET4に逆方向に電流が流れた場合のオン電圧とする。
上述したように、第1のMOSFET4がオンして第1のMOSFET4に順方向に電流iが流れると、検出電圧V2は、ダイオード72の順方向電圧Vfから第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧を減算した電圧値となり、基準電圧V3より低くなる。これにより、駆動回路61は第1のMOSFET4をオンさせ、整流装置1は電流iの導通を継続する。
The reference voltage V3 used in the drive circuit 61 is set to 0.7 V, for example. However, the forward voltage Vf of the diode 72 is subtracted from the on-voltage between the drain and source of the first MOSFET 4, and the forward voltage It is set between the direction voltage Vf and the voltage value obtained by adding the ON voltage. More precisely, the on-voltage when subtracting is the on-voltage when current flows in the first MOSFET 4 in the forward direction, and the on-voltage when adding is the current flowing in the reverse direction in the first MOSFET 4. ON voltage in case of
As described above, when the first MOSFET 4 is turned on and the current i flows through the first MOSFET 4 in the forward direction, the detection voltage V2 is generated between the forward voltage Vf of the diode 72 and the drain-source of the first MOSFET 4. The voltage value is obtained by subtracting the ON voltage, and is lower than the reference voltage V3. As a result, the drive circuit 61 turns on the first MOSFET 4 and the rectifier 1 continues to conduct the current i.

カソード・アノード間電圧VCAが負から正に反転した時、即ち逆電圧印加の初期時には、第1のMOSFET4はオン状態であるため、カソード端子3からアノード端子2に第1のMOSFET4を介した電流iが逆方向に流れ、この電流iと第1のMOSFET4のオン抵抗による電圧降下が逆方向に発生する。電流方向検出回路7では、電源回路5の出力端子からカソード端子3に、電流制限用抵抗71およびダイオード72を介して電流が流れる。そして、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した電圧値を検出電圧V2として検出する。この場合、検出電圧V2は、ダイオードの順方向電圧Vfに第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧を加算した電圧値となり、基準電圧V3以上となる。これにより、駆動回路61は第1のMOSFET4をオフさせ、整流装置1は電流iの導通を阻止する。   When the cathode-anode voltage VCA is inverted from negative to positive, that is, at the initial stage of reverse voltage application, the first MOSFET 4 is in an on state, so that the current from the cathode terminal 3 to the anode terminal 2 via the first MOSFET 4 i flows in the reverse direction, and a voltage drop due to the current i and the on-resistance of the first MOSFET 4 occurs in the reverse direction. In the current direction detection circuit 7, a current flows from the output terminal of the power supply circuit 5 to the cathode terminal 3 through the current limiting resistor 71 and the diode 72. A voltage value obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA is detected as the detection voltage V2. In this case, the detection voltage V2 has a voltage value obtained by adding the on-voltage between the drain and source of the first MOSFET 4 to the forward voltage Vf of the diode, and is equal to or higher than the reference voltage V3. As a result, the drive circuit 61 turns off the first MOSFET 4 and the rectifier 1 prevents conduction of the current i.

以上のように、この実施の形態では、整流装置1の2端子間に印加される逆電圧をコンデンサ52に充電し、コンデンサ52の充電電圧から電圧調整回路53にて第1のMOSFET4の制御電圧V1を生成する。このため逆電圧の大きさに拘わらず、所定の制御電圧V1を生成でき、安定して所定の制御電圧V1を確保でき整流装置1を動作させることができる。また第1の駆動制御回路6に用いる素子の耐圧を逆電圧の大きさ以上にする必要がない。
また、カソード・アノード間電圧VCAが制御電圧V1より高いときは、電流方向検出回路7内のダイオード72がオンせず、高い逆電圧が第1の駆動制御回路6に印加されることが防止できる。また、検出電圧V2も制御電圧V1と同等を超えて高くなることはなく、検出のための各素子に印加される電圧も抑制できる。
As described above, in this embodiment, the reverse voltage applied between the two terminals of the rectifier 1 is charged in the capacitor 52, and the voltage adjustment circuit 53 controls the control voltage of the first MOSFET 4 from the charged voltage of the capacitor 52. V1 is generated. Therefore, the predetermined control voltage V1 can be generated regardless of the magnitude of the reverse voltage, and the predetermined control voltage V1 can be secured stably, and the rectifier 1 can be operated. In addition, the withstand voltage of the element used for the first drive control circuit 6 does not need to be greater than the magnitude of the reverse voltage.
Further, when the cathode-anode voltage VCA is higher than the control voltage V1, the diode 72 in the current direction detection circuit 7 is not turned on, and a high reverse voltage can be prevented from being applied to the first drive control circuit 6. . Further, the detection voltage V2 does not become higher than the control voltage V1, and the voltage applied to each element for detection can be suppressed.

また、電流方向検出回路7では、逆電圧が制御電圧V1を超える場合を除いて、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した電圧値を検出電圧V2として検出する。ダイオード72の順方向電圧Vfは、ほぼ一定で、カソード・アノード間電圧VCAは、カソード・アノード間の電流iの方向により変化するため、検出電圧V2によりカソード・アノード間の電流iの方向を検知できる。このように第1のMOSFET4を流れる電流方向の検出が容易に信頼性よく実現できる。また、逆電圧印加時でカソード・アノード間の電流iが遮断されているときも、基準電圧V3以上の検出電圧V2を検出できる。
そして、駆動回路61は、検出電圧V2に応じて駆動信号6aを生成することで、整流装置1の2端子間に逆電圧が印加されたときは第1のMOSFET4をオフして電流を阻止し、順電圧が印加されたときは第1のMOSFET4をオンして整流装置1の2端子間を導通させることができる。
In addition, the current direction detection circuit 7 detects a voltage value obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA, unless the reverse voltage exceeds the control voltage V1, as the detection voltage V2. Since the forward voltage Vf of the diode 72 is substantially constant and the cathode-anode voltage VCA changes depending on the direction of the current i between the cathode and the anode, the direction of the current i between the cathode and the anode is detected by the detection voltage V2. it can. In this way, detection of the direction of the current flowing through the first MOSFET 4 can be easily and reliably realized. Further, even when the reverse voltage is applied and the current i between the cathode and the anode is interrupted, the detection voltage V2 that is equal to or higher than the reference voltage V3 can be detected.
Then, the drive circuit 61 generates the drive signal 6a according to the detection voltage V2, so that when the reverse voltage is applied between the two terminals of the rectifier 1, the first MOSFET 4 is turned off and the current is blocked. When the forward voltage is applied, the first MOSFET 4 can be turned on and the two terminals of the rectifier 1 can be conducted.

また、電源回路5からの制御電圧V1を、第1のMOSFET4の駆動電圧に用いるだけでなく、検出電圧V2を得るために兼用したため、簡略な回路構成で2端子のダイオードとの置き換えが容易な、信頼性の高い整流装置が実現できる。   Further, since the control voltage V1 from the power supply circuit 5 is used not only for the drive voltage of the first MOSFET 4 but also for obtaining the detection voltage V2, it is easy to replace with a two-terminal diode with a simple circuit configuration. A highly reliable rectifier can be realized.

また、駆動回路61で用いる基準電圧V3を、ダイオード72の順方向電圧Vfから第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧を減算した電圧値と、順方向電圧Vfとオン電圧とを加算した電圧値との間に設定した。これにより、整流装置1の2端子間に順電圧が印加されたときは第1のMOSFET4をオンして整流装置1の2端子間を確実に導通させると共に、逆電圧印加時の電流方向の変化を迅速かつ確実に検知して、第1のMOSFET4をオフさせ整流装置1の2端子間を速やかに遮断できる。   Further, the reference voltage V3 used in the drive circuit 61 is obtained by adding the forward voltage Vf and the on-voltage to the voltage value obtained by subtracting the on-voltage between the drain and source of the first MOSFET 4 from the forward voltage Vf of the diode 72. Set between voltage values. As a result, when a forward voltage is applied between the two terminals of the rectifier 1, the first MOSFET 4 is turned on to ensure conduction between the two terminals of the rectifier 1, and the change in the current direction when the reverse voltage is applied. Can be detected quickly and reliably, the first MOSFET 4 is turned off, and the two terminals of the rectifier 1 can be quickly disconnected.

実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2による整流装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、図1で示した上記実施の形態1による整流装置において、電流方向検出回路7のダイオード72に素子温度を検出する手段である温度検出線73を備え、検出された素子温度を第1の駆動制御回路6の電圧調整回路62に入力する。電圧調整回路62では、ダイオード72の素子温度に応じて基準電圧V3を調整する。その他の構成は、上記実施の形態1と同様である。
温度検出線73は、例えば、電圧調整回路62からの熱電対などの温度検出線、もしくはダイオード72が自身の温度を電圧調整回路62に出力する温度データ線である。
Embodiment 2. FIG.
2 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in the figure, in the rectifier according to the first embodiment shown in FIG. 1, the diode 72 of the current direction detection circuit 7 is provided with a temperature detection line 73 as means for detecting the element temperature, and the detected element temperature. Is input to the voltage adjustment circuit 62 of the first drive control circuit 6. The voltage adjustment circuit 62 adjusts the reference voltage V <b> 3 according to the element temperature of the diode 72. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
The temperature detection line 73 is, for example, a temperature detection line such as a thermocouple from the voltage adjustment circuit 62 or a temperature data line from which the diode 72 outputs its temperature to the voltage adjustment circuit 62.

一般にダイオードでは、温度が高くなるほど、同じ順方向電流に対する順方向電圧は小さくなる。このため、電圧調整回路62では、ダイオード72の素子温度が高くなると、基準電圧V3を低く調整する。
ダイオード72の素子温度が高くなると、電流方向検出回路7からの検出電圧V2は低くなるが、上記のように基準電圧V3を低く調整することにより、第1の駆動制御回路6は信頼性よく第1のMOSFET4を駆動制御できる。
In general, in a diode, the higher the temperature, the smaller the forward voltage for the same forward current. For this reason, in the voltage adjustment circuit 62, when the element temperature of the diode 72 becomes high, the reference voltage V3 is adjusted low.
When the element temperature of the diode 72 increases, the detection voltage V2 from the current direction detection circuit 7 decreases. However, by adjusting the reference voltage V3 to be low as described above, the first drive control circuit 6 has a high reliability. One MOSFET 4 can be driven and controlled.

実施の形態3.
図3は、この発明の実施の形態3による整流装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、図1で示した上記実施の形態1による整流装置において、電流方向検出回路7のダイオード72と検出電圧V2の検出点との間に調整抵抗74を挿入した。その他の構成は、上記実施の形態1と同様である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 3 of the present invention.
As shown in the figure, in the rectifier according to the first embodiment shown in FIG. 1, an adjustment resistor 74 is inserted between the diode 72 of the current direction detection circuit 7 and the detection point of the detection voltage V2. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

上記実施の形態1と同様に、電流方向検出回路7では、カソード・アノード間電圧VCAが制御電圧V1より低いとき、ダイオード72はオンして電源回路5の出力端子からカソード端子3に電流が流れる。この実施の形態では、ダイオード72と検出電圧V2の検出点との間に調整抵抗74を挿入したため、検出電圧V2は、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfとさらに調整抵抗74の端子間電圧とを加算した電圧値となる。これにより、検出電圧V2を高い領域にシフトできる。   As in the first embodiment, in the current direction detection circuit 7, when the cathode-anode voltage VCA is lower than the control voltage V1, the diode 72 is turned on and current flows from the output terminal of the power supply circuit 5 to the cathode terminal 3. . In this embodiment, since the adjustment resistor 74 is inserted between the diode 72 and the detection point of the detection voltage V2, the detection voltage V2 is the cathode-anode voltage VCA, the forward voltage Vf of the diode 72, and the adjustment resistor 74. The voltage value is obtained by adding the inter-terminal voltage. Thereby, the detection voltage V2 can be shifted to a high region.

第1のMOSFET4がオン状態で、逆電圧印加時に第1のMOSFET4を流れる電流iの方向の変化を検出する際、電流iは小さい電流領域である。ダイオード72と検出電圧V2の検出点との間に調整抵抗74を挿入しない構成では、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した検出電圧V2を検出するため、検出電圧V2は順方向電圧Vf付近の比較的小さい電圧レベルとなる。実施の形態1では、このような比較的小さい電圧レベルでの電圧変化を駆動回路61が検出する必要があった。この実施の形態では、検出電圧V2を高い領域にシフトできるため、小さい電流範囲の電流iでも電流方向の検出が精度良く行える。   When the first MOSFET 4 is turned on and a change in the direction of the current i flowing through the first MOSFET 4 is detected when a reverse voltage is applied, the current i is a small current region. In the configuration in which the adjustment resistor 74 is not inserted between the diode 72 and the detection point of the detection voltage V2, the detection voltage V2 is detected because the detection voltage V2 obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA is detected. Becomes a relatively small voltage level near the forward voltage Vf. In the first embodiment, it is necessary for the drive circuit 61 to detect such a voltage change at a relatively small voltage level. In this embodiment, since the detection voltage V2 can be shifted to a high region, the current direction can be detected accurately even with the current i in a small current range.

また、第1のMOSFET4がオン状態で、第1のMOSFET4を流れる電流iが大きくなると、第1のMOSFET4のオン電圧が大きくなるため検出電圧V2は低くなる。この実施の形態では、検出電圧V2を高い領域にシフトできるため、検出電圧V2が負電圧となることを防止できる。第1の駆動制御回路6が負電圧を扱うには、負の制御電源などが必要で回路構成が各段と複雑となる。この実施の形態では、ダイオード72と検出電圧V2の検出点との間に調整抵抗74を挿入する簡略な回路構成で、検出電圧V2を高い領域にシフトでき信頼性よく電流iの方向検出が行える。
このように、電流iは、小さい電流範囲でも大きい電流範囲でも電流方向の検出が精度良く行え、検出可能電流範囲が拡がる。
In addition, when the first MOSFET 4 is on and the current i flowing through the first MOSFET 4 increases, the on-voltage of the first MOSFET 4 increases and the detection voltage V2 decreases. In this embodiment, since the detection voltage V2 can be shifted to a high region, the detection voltage V2 can be prevented from becoming a negative voltage. In order for the first drive control circuit 6 to handle a negative voltage, a negative control power source or the like is required, and the circuit configuration becomes complicated at each stage. In this embodiment, with a simple circuit configuration in which the adjustment resistor 74 is inserted between the diode 72 and the detection point of the detection voltage V2, the detection voltage V2 can be shifted to a high region and the direction of the current i can be detected with high reliability. .
As described above, the current i can be detected in the current direction with high accuracy in both a small current range and a large current range, and the detectable current range is expanded.

実施の形態4.
図4は、この発明の実施の形態4による整流装置の回路構成を示す図である。
上記実施の形態3では、ダイオード72と検出電圧V2の検出点との間に調整抵抗74を挿入したが、図4に示すように、調整抵抗74の代わりに定電圧手段としてのツェナーダイオード75を用いても良い。この場合、検出電圧V2を高い領域に一定の電圧幅でシフトでき、検出電圧V2の変動幅は、抵抗値により分圧することが無く変化しない。このため、第1のMOSFET4を流れる電流iが小さい電流範囲の時の電流方向の検出がさらに精度良く行える。
Embodiment 4 FIG.
4 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 4 of the present invention.
In the third embodiment, the adjustment resistor 74 is inserted between the diode 72 and the detection point of the detection voltage V2. However, as shown in FIG. 4, a Zener diode 75 as a constant voltage means is used instead of the adjustment resistor 74. It may be used. In this case, the detection voltage V2 can be shifted to a high region with a constant voltage width, and the fluctuation range of the detection voltage V2 does not change without being divided by the resistance value. For this reason, the current direction can be detected with higher accuracy when the current i flowing through the first MOSFET 4 is in a small current range.

また、図4に示すように、駆動回路61にヒステリシス回路63を備えて、基準電圧V3にヒステリシス幅を設けても良い。これにより、第1のMOSFET4をオフからオンさせるための基準電圧と、オンからオフさせるための基準電圧とを変化させる。
カソード・アノード間電圧VCAが低下して検出電圧V2が基準電圧V3より低くなると、第1のMOSFET4をオンさせるが、その際、第1のMOSFET4に順方向電流が流れることでカソード・アノード間電圧VCAが変動しても、駆動回路61が誤動作することを防止できる。
なお、このようにヒステリシス回路63を設ける構成は、上記各実施の形態1〜3に同様に適用でき、同様の効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 4, the drive circuit 61 may include a hysteresis circuit 63, and the reference voltage V3 may be provided with a hysteresis width. Thereby, the reference voltage for turning on the first MOSFET 4 from off and the reference voltage for turning off from on are changed.
When the cathode-anode voltage VCA decreases and the detection voltage V2 becomes lower than the reference voltage V3, the first MOSFET 4 is turned on. At this time, a forward current flows through the first MOSFET 4 to cause a cathode-anode voltage. Even if VCA fluctuates, it is possible to prevent the drive circuit 61 from malfunctioning.
In addition, the structure which provides the hysteresis circuit 63 in this way can be similarly applied to each of the first to third embodiments, and the same effect can be obtained.

また、上記実施の形態3、4の調整抵抗74やツェナーダイオード75を用いる構成は、上記実施の形態1だけでなく、上記実施の形態2にも同様に適用でき、同様の効果が得られる。   Further, the configuration using the adjustment resistor 74 and the Zener diode 75 of the third and fourth embodiments can be applied not only to the first embodiment but also to the second embodiment, and the same effect can be obtained.

実施の形態5.
次に、この発明の実施の形態5による整流装置を図に基づいて説明する。
図5は、この発明の実施の形態5による整流装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、整流装置1は、上記実施の形態1と同様に、アノード端子2、カソード端子3の2端子を外部端子とし、制御電圧V1を生成する電源回路5と、第1の駆動制御回路6と、電流方向検出回路7とを備える。電源回路5、第1の駆動制御回路6、および電流方向検出回路7の構成および動作は上記実施の形態1と同様である。
Embodiment 5 FIG.
Next, a rectifier according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 5 of the present invention.
As shown in the figure, in the same way as in the first embodiment, the rectifier 1 uses the two terminals of the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 as external terminals, and generates a control voltage V1 and a first drive. A control circuit 6 and a current direction detection circuit 7 are provided. The configurations and operations of the power supply circuit 5, the first drive control circuit 6, and the current direction detection circuit 7 are the same as those in the first embodiment.

また、ソース電極がアノード端子2に接続された第1のMOSFET4と、第1のMOSFET4に直列に接続される第2のMOSFET10と、第1のMOSFET4と第2のMOSFET10との直列回路に並列に接続される第3のMOSFET12と、さらに、アノードをアノード端子2に接続し、カソードをカソード端子3に接続する第3のダイオード13とを2端子間に備える。また、第2のMOSFET10に並列にシャント抵抗11を接続し、これら各素子10〜13でオン電圧調整回路14を構成する。
なお、第3のダイオード13は、第3のMOSFET12に内蔵される寄生ダイオードで兼用しても良い。
また、電源回路5からの制御電圧V1で動作する第2の駆動制御回路20を備え、第2の駆動制御回路20は、電流方向検出回路7からの検出電圧V2に応じて第2、第3のMOSFET10、12への駆動信号21、22および第1の駆動制御回路6への制限信号23を出力する。
In parallel with the first MOSFET 4 whose source electrode is connected to the anode terminal 2, the second MOSFET 10 connected in series to the first MOSFET 4, and the series circuit of the first MOSFET 4 and the second MOSFET 10. A third MOSFET 12 to be connected and a third diode 13 having an anode connected to the anode terminal 2 and a cathode connected to the cathode terminal 3 are provided between the two terminals. In addition, a shunt resistor 11 is connected in parallel to the second MOSFET 10, and an on-voltage adjusting circuit 14 is configured by these elements 10 to 13.
Note that the third diode 13 may also be a parasitic diode built in the third MOSFET 12.
In addition, a second drive control circuit 20 that operates with the control voltage V1 from the power supply circuit 5 is provided, and the second drive control circuit 20 performs the second and third in accordance with the detection voltage V2 from the current direction detection circuit 7. Drive signals 21 and 22 to the MOSFETs 10 and 12 and a limit signal 23 to the first drive control circuit 6 are output.

上記実施の形態1で示したように、第1のMOSFET4がオンすると、アノード端子2からカソード端子3に第1のMOSFET4を介した電流iが順方向に流れ、この電流iと第1のMOSFET4のオン抵抗による電圧降下が発生する。
第2の駆動制御回路20は、検出電圧V2に応じて、第1のMOSFET4および第2、第3のMOSFET10、12の内、オンさせるMOSFETの組み合わせを決定して各MOSFET4、10、12を制御することで、アノード端子2からカソード端子3に順方向に電流iが流れるときの両端子間のオン抵抗を段階的に変化させる。これは、電流iが増大するとオン抵抗を低くするように変化させる制御であり、これにより、電流iが増大することによりオン抵抗による電圧降下であるオン電圧が増大するのを抑制する。
As shown in the first embodiment, when the first MOSFET 4 is turned on, the current i through the first MOSFET 4 flows from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3 in the forward direction. This current i and the first MOSFET 4 A voltage drop occurs due to the on-resistance.
The second drive control circuit 20 determines the combination of MOSFETs to be turned on from the first MOSFET 4 and the second and third MOSFETs 10 and 12 according to the detection voltage V2, and controls the MOSFETs 4, 10, and 12. As a result, the on-resistance between the terminals when the current i flows from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3 in the forward direction is changed stepwise. This is a control to change the on-resistance to decrease as the current i increases, and thereby suppresses an increase in the on-voltage that is a voltage drop due to the on-resistance due to the increase in the current i.

図6は、この実施の形態による整流装置1の動作特性を示すもので、電流iに応じて変化するアノード・カソード間電圧VAC(=−VCA)を示す図である。また、図7に、電流iに対応する各MOSFETのスイッチング状態を示す。オン電圧は、アノード・カソード間が導通時のアノード・カソード間電圧VAC(=−VCA)で示される。また、31は、電流方向検出回路7において電流方向が検出可能な検出電圧V2の範囲におけるアノード・カソード間電圧VACの範囲、32はアノード・カソード間に接続された第3のダイオード13の出力特性を示すものである。第1のMOSFET4および第2、第3のMOSFET10、12の状態で、SWは、駆動回路61からの駆動信号6aと同期してスイッチングされる状態を示す。   FIG. 6 shows the operating characteristics of the rectifier 1 according to this embodiment, and is a diagram showing the anode-cathode voltage VAC (= −VCA) that changes according to the current i. FIG. 7 shows the switching state of each MOSFET corresponding to the current i. The on-voltage is indicated by an anode-cathode voltage VAC (= −VCA) when the anode-cathode is conductive. Further, 31 is a range of the anode-cathode voltage VAC in the range of the detection voltage V2 in which the current direction can be detected by the current direction detection circuit 7, and 32 is an output characteristic of the third diode 13 connected between the anode and the cathode. Is shown. In the state of the first MOSFET 4 and the second and third MOSFETs 10 and 12, SW indicates a state that is switched in synchronization with the drive signal 6 a from the drive circuit 61.

第1のMOSFET4がオン状態で、逆電圧印加時に第1のMOSFET4を流れる電流iの方向の変化を検出する際、電流iが小さい領域では、検出電圧V2の変化が小さく駆動回路61に使用されているコンパレータやオペアンプなどで検出するのが困難な場合や、ダイオードを流れた際の導通損失より第1のMOSFET4を駆動するための駆動電力のほうが大きくなる場合がある。このような電流iの範囲(i1以下)では、第2の駆動制御回路20は、各MOSFET4、10、12を全てオフさせることを選択し、基準電圧V3を調整する制限信号23を第1の駆動制御回路6内の電圧調整回路62に出力する。この制限信号23は第1のMOSFET4をオフさせるために駆動信号6aを制限する信号であり、これにより第1のMOSFET4はオフする。   When a change in the direction of the current i flowing through the first MOSFET 4 is detected when a reverse voltage is applied when the first MOSFET 4 is on, the change in the detection voltage V2 is small in the region where the current i is small and is used for the drive circuit 61. In some cases, it is difficult to detect with a comparator or operational amplifier, or the driving power for driving the first MOSFET 4 is larger than the conduction loss when flowing through the diode. In such a range of the current i (i1 or less), the second drive control circuit 20 selects to turn off all the MOSFETs 4, 10, and 12, and sends the limit signal 23 for adjusting the reference voltage V3 to the first signal. The voltage is output to the voltage adjustment circuit 62 in the drive control circuit 6. The limit signal 23 is a signal for limiting the drive signal 6a in order to turn off the first MOSFET 4, whereby the first MOSFET 4 is turned off.

カソード・アノード間電圧VCAが低下して検出電圧V2が基準電圧V3より低くなり、さらに、第1のMOSFET4のオン時の電流iの値がi1となる時点で、第2の駆動制御回路20は、第1のMOSFET4のみをオンさせることを選択し、制限信号23を解除する。第1の駆動制御回路6は駆動信号6aにより第1のMOSFET4をオンさせ、i1の電流iが流れる。
この電流iは、第1のMOSFET4およびシャント抵抗11を介してアノード・カソード間に流れ、アノード・カソード間電圧VAC(=−VCA)は小さくなる。この時のオン抵抗は、第1のMOSFET4のオン抵抗とシャント抵抗11との和である。
When the cathode-anode voltage VCA decreases and the detection voltage V2 becomes lower than the reference voltage V3, and the current i when the first MOSFET 4 is turned on becomes i1, the second drive control circuit 20 Then, it is selected that only the first MOSFET 4 is turned on, and the limit signal 23 is released. The first drive control circuit 6 turns on the first MOSFET 4 by the drive signal 6a, and the current i of i1 flows.
This current i flows between the anode and the cathode via the first MOSFET 4 and the shunt resistor 11, and the anode-cathode voltage VAC (= −VCA) becomes small. The on-resistance at this time is the sum of the on-resistance of the first MOSFET 4 and the shunt resistor 11.

この状態で電流iが増大するとオン電圧、即ちアノード・カソード間電圧VACが増大するが、電流iの値がi2になると、第2のMOSFET10をオンさせる。この時、第2の駆動制御回路20は、第1のMOSFET4および第2のMOSFET10をオンさせるMOSFETとして選択し、第2のMOSFET10をオンさせる駆動信号21を出力する。この駆動信号21は、第2のMOSFET10のソース電極の電位基準の電圧で出力され、第1のMOSFET4がオンした際に第2の駆動制御回路20に制御電圧V1からチャージされるチャージポンプなどにより生成する。第2のMOSFET10がオンすると、シャント抵抗11を流れていた電流iが第2のMOSFET10に転流する。これにより、電流iは、第1のMOSFET4および第2のMOSFET10を介してアノード・カソード間に流れる。この時のオン抵抗は、第1のMOSFET4のオン抵抗と第2のMOSFET10のオン抵抗との和となり、オン抵抗が小さくなるためオン電圧が下がる。   When the current i increases in this state, the on-voltage, that is, the anode-cathode voltage VAC increases. When the value of the current i reaches i2, the second MOSFET 10 is turned on. At this time, the second drive control circuit 20 selects the MOSFET for turning on the first MOSFET 4 and the second MOSFET 10 and outputs a drive signal 21 for turning on the second MOSFET 10. This drive signal 21 is output at a voltage based on the potential of the source electrode of the second MOSFET 10, and is charged by the second drive control circuit 20 from the control voltage V1 when the first MOSFET 4 is turned on. Generate. When the second MOSFET 10 is turned on, the current i flowing through the shunt resistor 11 is commutated to the second MOSFET 10. As a result, the current i flows between the anode and the cathode via the first MOSFET 4 and the second MOSFET 10. The on-resistance at this time is the sum of the on-resistance of the first MOSFET 4 and the on-resistance of the second MOSFET 10, and the on-resistance decreases because the on-resistance decreases.

電流iがさらに増大するとオン電圧が増大するが、電流iの値がi3になると、第3のMOSFET12をオンさせる。この時、第2の駆動制御回路20は、第1のMOSFET4および第2、第3のMOSFET10、12をオンさせるMOSFETとして選択し、第2のMOSFET10をオンさせる駆動信号21を出力すると共に、第3のMOSFET12をオンさせる駆動信号22を出力する。この駆動信号22は、第1のMOSFET4への駆動信号6aと共にAND回路63に入力されて、AND回路63から第3のMOSFET12のゲート電極に駆動信号24aが出力される。このため、第3のMOSFET12は、駆動信号6aと同期してスイッチングされる。
第1のMOSFET4および第2のMOSFET10で形成される経路に並列に接続される第3のMOSFET12がオンするため、アノード・カソード間のオン抵抗が小さくなりオン電圧が下がる。
When the current i further increases, the on-voltage increases, but when the value of the current i becomes i3, the third MOSFET 12 is turned on. At this time, the second drive control circuit 20 selects the first MOSFET 4 and the second and third MOSFETs 10 and 12 as MOSFETs to be turned on, and outputs a drive signal 21 to turn on the second MOSFET 10 and A drive signal 22 for turning on the third MOSFET 12 is output. The drive signal 22 is input to the AND circuit 63 together with the drive signal 6 a to the first MOSFET 4, and the drive signal 24 a is output from the AND circuit 63 to the gate electrode of the third MOSFET 12. For this reason, the third MOSFET 12 is switched in synchronization with the drive signal 6a.
Since the third MOSFET 12 connected in parallel to the path formed by the first MOSFET 4 and the second MOSFET 10 is turned on, the on-resistance between the anode and the cathode is reduced, and the on-voltage is lowered.

電流iがさらに増大するとオン電圧が増大するが、電流iの値がi4になると、第1のMOSFET4および第3のMOSFET12をオフさせ、第2のMOSFET10をオンさせる。この時、第2の駆動制御回路20は、第2のMOSFET10をオンさせるMOSFETとして選択し、第2のMOSFET10をオンさせる駆動信号21を出力すると共に、駆動信号22をロウにして第3のMOSFET12をオフさせ、さらに、基準電圧V3を調整する制限信号23を第1の駆動制御回路6内の電圧調整回路62に出力する。この制限信号23は第1のMOSFET4をオフさせるために駆動信号6aを制限する信号であり、これにより第1のMOSFET4はオフする。
電流iは、第1のMOSFET4の寄生ダイオードおよび第2のMOSFET10で形成される経路、第3のダイオード13の寄生ダイオードを経る経路、第3のダイオード13を経る経路に流れ、電流iがさらに増大してもオン電圧は殆ど変化しない。
When the current i further increases, the on-voltage increases, but when the value of the current i becomes i4, the first MOSFET 4 and the third MOSFET 12 are turned off and the second MOSFET 10 is turned on. At this time, the second drive control circuit 20 selects the MOSFET for turning on the second MOSFET 10, outputs the drive signal 21 for turning on the second MOSFET 10, and sets the drive signal 22 to low so that the third MOSFET 12. And a limit signal 23 for adjusting the reference voltage V3 is output to the voltage adjustment circuit 62 in the first drive control circuit 6. The limit signal 23 is a signal for limiting the drive signal 6a in order to turn off the first MOSFET 4, whereby the first MOSFET 4 is turned off.
The current i flows through the path formed by the parasitic diode of the first MOSFET 4 and the second MOSFET 10, the path through the parasitic diode of the third diode 13, and the path through the third diode 13, and the current i further increases. Even so, the on-state voltage hardly changes.

以上のように、第2の駆動制御回路20は、電流iが増大するとオンさせるMOSFETの組み合わせを、オン抵抗を低くするように切り替えて、オン電圧の増大を抑制する。実際には、検出電圧V2が上記電流値i1〜i4のそれぞれに対応する電圧値となる時に切り替える。また、図6に示すように、電流方向が検出可能なオン電圧の電圧範囲31内で、オン抵抗が最小となるように制御される。   As described above, the second drive control circuit 20 switches the combination of MOSFETs that are turned on when the current i increases so as to reduce the on-resistance, thereby suppressing an increase in the on-voltage. Actually, the switching is performed when the detection voltage V2 becomes a voltage value corresponding to each of the current values i1 to i4. Further, as shown in FIG. 6, the on-resistance is controlled to be minimum within the voltage range 31 of the on-voltage in which the current direction can be detected.

この実施の形態では、第1のMOSFET4に直列に接続される第2のMOSFET10と、並列に接続される第3のMOSFET12と、第2のMOSFET10に並列接続されるシャント抵抗11と、第3のダイオード13とを備えたオン電圧調整回路14を備えて、アノード端子2からカソード端子3に順方向に電流iが流れるときのアノード・カソード間のオン抵抗を段階的に変化させてオン電圧が増大するのを抑制した。これにより、整流装置1の導通損失を低減でき、高効率で省エネルギ化に適した整流装置が実現できる。
また、電流方向変化の検出が困難な電流iの範囲(i1以下)では、第1のMOSFET4への駆動信号6aを制限する制御を行うため、整流装置1の誤動作を防止できる。
In this embodiment, a second MOSFET 10 connected in series to the first MOSFET 4, a third MOSFET 12 connected in parallel, a shunt resistor 11 connected in parallel to the second MOSFET 10, and a third An on-voltage adjusting circuit 14 including a diode 13 is provided, and the on-voltage is increased by stepwise changing the on-resistance between the anode and the cathode when the current i flows from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3 in the forward direction. Suppressed to do. Thereby, the conduction | electrical_connection loss of the rectifier 1 can be reduced and the rectifier suitable for energy saving with high efficiency is realizable.
In addition, in the range of the current i in which it is difficult to detect the change in the current direction (i1 or less), control for limiting the drive signal 6a to the first MOSFET 4 is performed, so that malfunction of the rectifier 1 can be prevented.

なお、2以上の第2のMOSFET10を第1のMOSFET4に直列に接続しても良く、並列に接続される第3のMOSFET12の並列数を2以上としても良い。また、第2のMOSFET10、第3のMOSFET12は、いずれか一方のみを備えても良い。さらに、シャント抵抗11や第3のダイオード13は無くても良く、複数個あっても良い。
またこの実施の形態では第1のMOSFET4と第3のMOSFET12とを同時にスイッチングするものを示したが、これに限らない。MOSFETを駆動するための電力とオン電圧を小さくして、整流時の損失和が最小になるように、電流iの増大に合わせて、まず第1のMOSFET4のみオンさせ、次に第3のMOSFET12のみオンさせ、さらに第1のMOSFET4および第3のMOSFET12を同時にオンさせる等、駆動するMOSFETを段階的に選択してもかまわない。
また、第1のMOSFET4と第3のMOSFET12は種類の違う素子、例えば第1のMOSFET4に比べて第3のMOSFET12はオン抵抗値の小さな素子を用いても良い。このように、電流方向が検出可能な範囲でオン電圧を小さくし整流時の導通損失と、MOSFETの駆動損失の和が最小になるように、電流iの値に応じて使用する素子の種類と個数を変更しても良い。
いずれの場合も、電流方向が検出可能なオン電圧の電圧範囲31内で、オン抵抗が最小となるように、検出電圧V2に応じてオン抵抗を段階的に変化させる。
Two or more second MOSFETs 10 may be connected in series to the first MOSFET 4, and the number of parallel third MOSFETs 12 connected in parallel may be two or more. The second MOSFET 10 and the third MOSFET 12 may include only one of them. Further, the shunt resistor 11 and the third diode 13 may not be provided, and a plurality thereof may be provided.
In this embodiment, the first MOSFET 4 and the third MOSFET 12 are simultaneously switched. However, the present invention is not limited to this. First, only the first MOSFET 4 is turned on as the current i increases so that the power for driving the MOSFET and the on-voltage are reduced and the sum of losses during rectification is minimized. Alternatively, the MOSFET to be driven may be selected step by step such that only the first MOSFET 4 and the third MOSFET 12 are simultaneously turned on.
In addition, the first MOSFET 4 and the third MOSFET 12 may be different types of elements, for example, the third MOSFET 12 may be an element having a smaller on-resistance value than the first MOSFET 4. In this way, the type of element to be used according to the value of the current i so that the ON voltage is reduced within the range in which the current direction can be detected and the sum of the conduction loss during rectification and the MOSFET drive loss is minimized. The number may be changed.
In either case, the on-resistance is changed stepwise in accordance with the detection voltage V2 so that the on-resistance is minimized within the voltage range 31 of the on-voltage in which the current direction can be detected.

また、この実施の形態では、第1のMOSFET4を駆動する第1の駆動制御回路6と別に第2の駆動制御回路20を備えたが、第1の駆動制御回路6と第2の駆動制御回路20とAND回路24との機能を備えた駆動制御回路を用いても良い。その場合、第1のMOSFET4と、第1のMOSFET4に直列に接続される第2のMOSFET10と、並列に接続される第3のMOSFET12とを備え、駆動制御回路から各MOSFET4、10、12のゲート電極に駆動信号を出力することで、上記実施の形態5と同様の制御を行う。   In this embodiment, the second drive control circuit 20 is provided separately from the first drive control circuit 6 for driving the first MOSFET 4. However, the first drive control circuit 6 and the second drive control circuit are provided. A drive control circuit having functions of 20 and the AND circuit 24 may be used. In this case, the first MOSFET 4, the second MOSFET 10 connected in series to the first MOSFET 4, and the third MOSFET 12 connected in parallel are provided, and the gates of the MOSFETs 4, 10, 12 are connected from the drive control circuit. By outputting drive signals to the electrodes, the same control as in the fifth embodiment is performed.

実施の形態6.
次に、この発明の実施の形態6による整流装置を図に基づいて説明する。
図8は、この発明の実施の形態6による整流装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、整流装置1は、陽極端子としてのアノード端子2、陰極端子としてのカソード端子3の2端子を外部端子とし、該2端子間に接続された第1のMOSFET4と、所定の制御電圧V1を生成する電源回路5cと、制御電圧V1により第1のMOSFET4を駆動制御する第1の駆動制御回路6と、第1のMOSFET4に流れる電流方向を検出するための電流方向検出回路7とを備える。第1のMOSFET4は、ソース・ドレイン間に寄生ダイオード4aを内蔵し、ソース電極をアノード端子2に、ドレイン電極をカソード端子3に接続する。
Embodiment 6 FIG.
Next, a rectifier according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 6 of the present invention.
As shown in the figure, the rectifier 1 includes an anode terminal 2 as an anode terminal and a cathode terminal 3 as a cathode terminal as external terminals, a first MOSFET 4 connected between the two terminals, A power supply circuit 5c that generates the control voltage V1, a first drive control circuit 6 that drives and controls the first MOSFET 4 with the control voltage V1, and a current direction detection circuit 7 that detects the direction of the current flowing through the first MOSFET 4. With. The first MOSFET 4 incorporates a parasitic diode 4 a between the source and drain, and connects the source electrode to the anode terminal 2 and the drain electrode to the cathode terminal 3.

電源回路5cは、第1の電源回路5aと第2の電源回路5bとで構成される。第1の電源回路5aは、第1のダイオード51、第1のコンデンサ52、および、例えばチョッパ回路やチャージポンプなどで構成された第1の電圧調整回路53を備え、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される逆電圧を第1のダイオード51を介して第1のコンデンサ52に充電し、第1の電圧調整回路53は第1のコンデンサ52の充電電圧からアノード端子2を電位基準とした制御電圧V1を生成する。第2の電源回路5bは、第2のダイオード55、第2のコンデンサ56、および、例えばチョッパ回路やチャージポンプ、コッククロフト回路などで構成された第2の電圧調整回路57を備え、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される正極性電圧(以下、順電圧と称す)を第2のダイオード55を介して第2のコンデンサ56に充電し、第2の電圧調整回路57は第2のコンデンサ56の充電電圧からアノード端子2を電位基準とした制御電圧V1を生成する。また、第1、第2の電圧調整回路53、57は、それぞれ出力側に配されたダイオード54、58を介して電源回路5c全体の出力端子に接続されて、電源回路5cは、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される電圧極性に拘わらず制御電圧V1を出力する。   The power supply circuit 5c includes a first power supply circuit 5a and a second power supply circuit 5b. The first power supply circuit 5 a includes a first diode 51, a first capacitor 52, and a first voltage adjustment circuit 53 configured by, for example, a chopper circuit or a charge pump, and includes an anode terminal 2 and a cathode terminal 3. The first capacitor 52 is charged with the reverse voltage applied to the first capacitor 51 via the first diode 51, and the first voltage adjustment circuit 53 determines the potential of the anode terminal 2 from the charged voltage of the first capacitor 52. The control voltage V1 is generated. The second power supply circuit 5b includes a second diode 55, a second capacitor 56, and a second voltage adjusting circuit 57 configured by, for example, a chopper circuit, a charge pump, a cockcroft circuit, etc. A positive voltage applied to the cathode terminal 3 (hereinafter referred to as a forward voltage) is charged to the second capacitor 56 via the second diode 55, and the second voltage adjusting circuit 57 is connected to the second voltage adjusting circuit 57. A control voltage V1 based on the potential of the anode terminal 2 is generated from the charging voltage of the capacitor 56. The first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 are connected to the output terminal of the entire power supply circuit 5c via diodes 54 and 58 arranged on the output side, respectively. The power supply circuit 5c is connected to the anode terminal 2 The control voltage V1 is output regardless of the voltage polarity applied between the cathode terminal 3 and the cathode terminal 3.

電流方向検出回路7は、電源回路5cの出力に接続された電流制限用抵抗71、およびアノードを電流制限用抵抗71に接続しカソードをカソード端子3に接続したダイオード72を備える。そして、電流方向検出回路7は、ダイオード72のアノード電位V2を、整流装置1のアノード端子2を電位基準として検出し、検出電圧V2とする。
第1の駆動制御回路6は、電源回路5cからの制御電圧V1を用いて第1のMOSFET4のゲート電極に駆動信号6aを出力する駆動回路61と、制御電圧V1から基準電圧V3を生成する電圧調整回路62とを備える。そして、駆動回路61は、電流方向検出回路7からの検出電圧V2と基準電圧V3との大小を比較して、第1のMOSFET4のゲート電極へ第1のMOSFET4をオン/オフさせる駆動信号6aを出力する。ここでは、検出電圧V2が基準電圧V3より低いとき、第1のMOSFET4をオンさせる。
The current direction detection circuit 7 includes a current limiting resistor 71 connected to the output of the power supply circuit 5 c, and a diode 72 whose anode is connected to the current limiting resistor 71 and whose cathode is connected to the cathode terminal 3. Then, the current direction detection circuit 7 detects the anode potential V2 of the diode 72 using the anode terminal 2 of the rectifier 1 as a potential reference, and sets the detected voltage V2.
The first drive control circuit 6 uses a control voltage V1 from the power supply circuit 5c to output a drive signal 6a to the gate electrode of the first MOSFET 4, and a voltage for generating a reference voltage V3 from the control voltage V1. And an adjustment circuit 62. Then, the drive circuit 61 compares the detection voltage V2 from the current direction detection circuit 7 with the reference voltage V3 and outputs a drive signal 6a for turning on / off the first MOSFET 4 to the gate electrode of the first MOSFET 4. Output. Here, when the detection voltage V2 is lower than the reference voltage V3, the first MOSFET 4 is turned on.

次に、整流装置1の動作特性について説明する。
カソード端子3とアノード端子2間のカソード・アノード間電圧VCA、およびアノード端子2からカソード端子3に第1のMOSFET4を介して流れる電流iの特性と、第1のMOSFET4の動作との関係を図9に示す。図9において、33は第1のMOSFET4の動作状態、34はカソード・アノード間電圧VCAの特性、35は順方向を正とした電流iの特性を示すものである。なお、カソード・アノード間電圧VCAは、第1のMOSFET4のドレイン・ソース間電圧である。
図に示すように、カソード・アノード間電圧VCAが正である時、即ちカソード・アノード間に逆電圧印加時、第1のMOSFET4はオフしてカソード・アノード間が遮断される遮断期間Bとなる。また、第1のMOSFET4がオンしてカソード・アノード間が導通する導通期間Aでは、カソード・アノード間電圧VCAは負である。
Next, the operational characteristics of the rectifier 1 will be described.
The relationship between the cathode-anode voltage VCA between the cathode terminal 3 and the anode terminal 2 and the characteristics of the current i flowing from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3 through the first MOSFET 4 and the operation of the first MOSFET 4 is shown. 9 shows. In FIG. 9, 33 indicates the operating state of the first MOSFET 4, 34 indicates the characteristics of the cathode-anode voltage VCA, and 35 indicates the characteristics of the current i with the forward direction being positive. The cathode-anode voltage VCA is the drain-source voltage of the first MOSFET 4.
As shown in the figure, when the cathode-anode voltage VCA is positive, that is, when a reverse voltage is applied between the cathode and the anode, the first MOSFET 4 is turned off and the cathode-anode is cut off. . Further, in the conduction period A in which the first MOSFET 4 is turned on and the cathode and the anode are conducted, the cathode-anode voltage VCA is negative.

遮断期間Bでは、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される逆電圧を第1の電源回路5aの第1のダイオード51を介して第1のコンデンサ52に充電する。導通期間Aでは、カソード・アノード間電圧VCAを第2の電源回路5bの第2のダイオード55を介して第2のコンデンサ56に充電する。
第1の電圧調整回路53は、第1のコンデンサ52の充電電圧からアノード端子2を電位基準とした、例えば15Vの制御電圧V1を生成する。第2の電圧調整回路57は、第2のコンデンサ56の充電電圧から同様の制御電圧V1を生成する。
電源回路5cは、第1、第2の電源回路5a、5b双方からの制御電圧V1を出力するため、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される電圧極性に拘わらず、また逆電圧の大きさに拘わらず、所定の制御電圧V1を出力できる。
In the cut-off period B, the reverse voltage applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 is charged to the first capacitor 52 via the first diode 51 of the first power supply circuit 5a. In the conduction period A, the cathode-anode voltage VCA is charged to the second capacitor 56 via the second diode 55 of the second power supply circuit 5b.
The first voltage adjustment circuit 53 generates a control voltage V1 of, for example, 15V based on the potential of the anode terminal 2 from the charging voltage of the first capacitor 52. The second voltage adjustment circuit 57 generates a similar control voltage V <b> 1 from the charging voltage of the second capacitor 56.
Since the power supply circuit 5c outputs the control voltage V1 from both the first and second power supply circuits 5a and 5b, the reverse voltage is applied regardless of the voltage polarity applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3. The predetermined control voltage V1 can be output regardless of the magnitude of.

なお、第1、第2の電圧調整回路53、57は、双方を常時動作させる必要はなく、いずれかが動作して電源回路5cから制御電圧V1を出力すれば良い。その場合、第1、第2の電圧調整回路53、57の各入力電圧である第1、第2のコンデンサ52、56の電圧を検出して、第1、第2の電圧調整回路53、57が安定した制御電圧V1を出力できない電圧の場合に動作を停止させるなどの方法を用いても良い。   Note that the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 need not always operate both, and either one may operate and the control voltage V1 may be output from the power supply circuit 5c. In that case, the voltages of the first and second capacitors 52 and 56, which are the input voltages of the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57, are detected, and the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 are detected. However, a method of stopping the operation when the voltage cannot output the stable control voltage V1 may be used.

逆電圧印加時、カソード・アノード間電圧VCAが制御電圧V1より高いとき、電流方向検出回路7では、電源回路5cの出力端子からカソード端子3に電流が流れず、検出電圧V2は制御電圧V1と同等である。駆動回路61は、例えば0.7Vに設定された基準電圧V3と検出電圧V2とを比較し、検出電圧V2が基準電圧V3より低いとき第1のMOSFET4をオンさせる。この場合、検出電圧V2は制御電圧V1と同等に高い電圧であるため、第1のMOSFET4はオフし、整流装置1は電流iの導通を阻止する。   When the reverse voltage is applied and the cathode-anode voltage VCA is higher than the control voltage V1, in the current direction detection circuit 7, no current flows from the output terminal of the power supply circuit 5c to the cathode terminal 3, and the detection voltage V2 is equal to the control voltage V1. It is equivalent. The drive circuit 61 compares the reference voltage V3 set to, for example, 0.7V and the detection voltage V2, and turns on the first MOSFET 4 when the detection voltage V2 is lower than the reference voltage V3. In this case, since the detection voltage V2 is as high as the control voltage V1, the first MOSFET 4 is turned off, and the rectifier 1 prevents conduction of the current i.

逆電圧印加時で、カソード・アノード間電圧VCAが制御電圧V1より低くなると、電流方向検出回路7では、電源回路5cの出力端子からカソード端子3に、電流制限用抵抗71およびダイオード72を介して電流が流れる。この時、電流制限用抵抗71は電流を制限して電源回路5cの出力の放電を抑制する。
そして、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した電圧値を検出電圧V2として検出する。カソード・アノード間電圧VCAが低下するにつれて検出電圧V2も低下するが、逆電圧印加時には、検出電圧V2はダイオード72の順方向電圧Vf(例えばPN接合ダイオードを使用した場合は0.6〜0.7V程度)より高いため、基準電圧V3を適切に設定することで検出電圧V2が基準電圧V3以上となって、第1のMOSFET4はオフ状態となり整流装置1は電流iの導通を阻止する。
When the reverse voltage is applied and the cathode-anode voltage VCA becomes lower than the control voltage V1, in the current direction detection circuit 7, the output terminal of the power supply circuit 5c is connected to the cathode terminal 3 through the current limiting resistor 71 and the diode 72. Current flows. At this time, the current limiting resistor 71 limits the current and suppresses the discharge of the output of the power supply circuit 5c.
A voltage value obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA is detected as the detection voltage V2. The detection voltage V2 also decreases as the cathode-anode voltage VCA decreases. However, when a reverse voltage is applied, the detection voltage V2 is the forward voltage Vf of the diode 72 (for example, 0.6 to 0. 0 when a PN junction diode is used). Therefore, when the reference voltage V3 is appropriately set, the detection voltage V2 becomes equal to or higher than the reference voltage V3, the first MOSFET 4 is turned off, and the rectifier 1 prevents conduction of the current i.

カソード・アノード間電圧VCAが低下して検出電圧V2が基準電圧V3より低くなると、駆動回路61は、第1のMOSFET4をオンさせる駆動信号6aを出力し、第1のMOSFET4はオフからオンになる。第1のMOSFET4がオンすると、アノード端子2からカソード端子3に第1のMOSFET4を介した電流iが順方向に流れ、この電流iと第1のMOSFET4のオン抵抗による電圧降下が発生して、カソード・アノード間電圧VCAが負となる。電流方向検出回路7では、電源回路5cの出力端子からカソード端子3に、電流制限用抵抗71およびダイオード72を介して電流が流れる。そして、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した電圧値を検出電圧V2として検出する。この場合、検出電圧V2は、ダイオードの順方向電圧Vfから第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧を減算した電圧値となる。   When the cathode-anode voltage VCA decreases and the detection voltage V2 becomes lower than the reference voltage V3, the drive circuit 61 outputs a drive signal 6a for turning on the first MOSFET 4, and the first MOSFET 4 is turned on from off. . When the first MOSFET 4 is turned on, a current i through the first MOSFET 4 flows in the forward direction from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3, and a voltage drop due to the current i and the on-resistance of the first MOSFET 4 occurs. The cathode-anode voltage VCA becomes negative. In the current direction detection circuit 7, a current flows from the output terminal of the power supply circuit 5 c to the cathode terminal 3 through the current limiting resistor 71 and the diode 72. A voltage value obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA is detected as the detection voltage V2. In this case, the detection voltage V2 has a voltage value obtained by subtracting the on-voltage between the drain and source of the first MOSFET 4 from the forward voltage Vf of the diode.

駆動回路61で用いる基準電圧V3は、例えば0.7Vに設定されるとしたが、ダイオード72の順方向電圧Vfから第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧を減算した電圧値と、順方向電圧Vfとオン電圧とを加算した電圧値との間に設定する。
上述したように、第1のMOSFET4がオンして第1のMOSFET4に順方向に電流iが流れると、検出電圧V2は、ダイオードの順方向電圧Vfから第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧を減算した電圧値となり、基準電圧V3より低くなる。これにより、駆動回路61は第1のMOSFET4をオンさせ、整流装置1は電流iの導通を継続する。
The reference voltage V3 used in the drive circuit 61 is set to 0.7 V, for example. However, the forward voltage Vf of the diode 72 is subtracted from the on-voltage between the drain and source of the first MOSFET 4, and the forward voltage It is set between the direction voltage Vf and the voltage value obtained by adding the ON voltage.
As described above, when the first MOSFET 4 is turned on and the current i flows through the first MOSFET 4 in the forward direction, the detection voltage V2 is turned on between the drain and source of the first MOSFET 4 from the forward voltage Vf of the diode. The voltage value is obtained by subtracting the voltage, and is lower than the reference voltage V3. As a result, the drive circuit 61 turns on the first MOSFET 4 and the rectifier 1 continues to conduct the current i.

カソード・アノード間電圧VCAが負から正に反転した時、即ち逆電圧印加の初期時には、第1のMOSFET4はオン状態であるため、カソード端子3からアノード端子2に第1のMOSFET4を介した電流iが逆方向に流れ、この電流iと第1のMOSFET4のオン抵抗による電圧降下が逆方向に発生する。電流方向検出回路7では、電源回路5cの出力端子からカソード端子3に、電流制限用抵抗71およびダイオード72を介して電流が流れる。そして、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した電圧値を検出電圧V2として検出する。この場合、検出電圧V2は、ダイオードの順方向電圧Vfに第1のMOSFET4のドレイン・ソース間のオン電圧を加算した電圧値となり、基準電圧V3以上となる。これにより、駆動回路61は第1のMOSFET4をオフさせ、整流装置1は電流iの導通を阻止する。   When the cathode-anode voltage VCA is inverted from negative to positive, that is, at the initial stage of reverse voltage application, the first MOSFET 4 is in an on state, so that the current from the cathode terminal 3 to the anode terminal 2 via the first MOSFET 4 i flows in the reverse direction, and a voltage drop due to the current i and the on-resistance of the first MOSFET 4 occurs in the reverse direction. In the current direction detection circuit 7, a current flows from the output terminal of the power supply circuit 5 c to the cathode terminal 3 through the current limiting resistor 71 and the diode 72. A voltage value obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA is detected as the detection voltage V2. In this case, the detection voltage V2 has a voltage value obtained by adding the on-voltage between the drain and source of the first MOSFET 4 to the forward voltage Vf of the diode, and is equal to or higher than the reference voltage V3. As a result, the drive circuit 61 turns off the first MOSFET 4 and the rectifier 1 prevents conduction of the current i.

以上のようにこの実施の形態では、電源回路5cを、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される逆電圧を利用して第1の電圧調整回路53にて所定の制御電圧V1を生成する第1の電源回路5aと、順電圧を利用して第2の電圧調整回路57にて所定の制御電圧V1を生成するする第2の電源回路5bとで構成した。このため、逆電圧のみを用いて電源生成した場合に比べて、電流の周波数や2端子間の通電率によって制御電圧が変動することはなく、2端子間に印加される電圧極性に拘わらず、また逆電圧の大きさに拘わらず、所定の制御電圧V1を安定して出力できる。このため、第1の駆動制御回路6に必要な、例えば第1のMOSFET4の駆動や、第1の駆動制御回路6内の素子に要する電圧となる制御電圧V1を安定して得ることができ、整流装置1が信頼性よく動作できる。また第1の駆動制御回路6に用いる素子の耐圧を逆電圧の大きさ以上にする必要がなく、安価な素子で第1の駆動制御回路6を構成できる。また、制御電圧V1の変動を抑制するために、電源回路5cに容量の大きなコンデンサなどを設ける必要もなく、小型化に適した装置構成となる。   As described above, in this embodiment, the power supply circuit 5c is supplied with the predetermined control voltage V1 by the first voltage adjustment circuit 53 using the reverse voltage applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3. The first power supply circuit 5a to be generated and the second power supply circuit 5b to generate a predetermined control voltage V1 by the second voltage adjustment circuit 57 using a forward voltage. For this reason, compared with the case where the power source is generated using only the reverse voltage, the control voltage does not fluctuate depending on the frequency of the current and the conduction rate between the two terminals, regardless of the voltage polarity applied between the two terminals. Further, the predetermined control voltage V1 can be stably output regardless of the magnitude of the reverse voltage. For this reason, it is possible to stably obtain the control voltage V1 required for the first drive control circuit 6, for example, the drive of the first MOSFET 4 and the voltage required for the elements in the first drive control circuit 6, The rectifier 1 can operate with high reliability. Further, it is not necessary to set the withstand voltage of the element used for the first drive control circuit 6 to be equal to or larger than the reverse voltage, and the first drive control circuit 6 can be configured with inexpensive elements. Further, in order to suppress the fluctuation of the control voltage V1, it is not necessary to provide a capacitor with a large capacity in the power supply circuit 5c, and the device configuration is suitable for downsizing.

また、電源回路5cからの制御電圧V1を、第1のMOSFET4の駆動電圧に用いるだけでなく、電流方向検出回路7にて検出電圧V2を得るために兼用したため、簡略な回路構成で2端子のダイオードとの置き換えが容易で、導通損失が小さく省エネルギ化に適した整流装置1を、高い信頼性で実現できる。
また、カソード・アノード間電圧VCAが制御電圧V1より高いときは、電流方向検出回路7内のダイオード72がオンせず、高い逆電圧が第1の駆動制御回路6に印加されることが防止できる。また、検出電圧V2も制御電圧V1と同等を超えて高くなることはなく、検出のための各素子に印加される電圧も抑制できる。
Further, since the control voltage V1 from the power supply circuit 5c is used not only for the driving voltage of the first MOSFET 4 but also for obtaining the detection voltage V2 in the current direction detection circuit 7, it has a simple circuit configuration and has two terminals. The rectifier 1 that can be easily replaced with a diode, has low conduction loss, and is suitable for energy saving can be realized with high reliability.
Further, when the cathode-anode voltage VCA is higher than the control voltage V1, the diode 72 in the current direction detection circuit 7 is not turned on, and a high reverse voltage can be prevented from being applied to the first drive control circuit 6. . Further, the detection voltage V2 does not become higher than the control voltage V1, and the voltage applied to each element for detection can be suppressed.

また、電流方向検出回路7では、ダイオード72が導通時、カソード・アノード間電圧VCAにダイオード72の順方向電圧Vfを加算した電圧値を検出電圧V2として検出する。ダイオード72の順方向電圧Vfは、ほぼ一定で、カソード・アノード間電圧VCAは、カソード・アノード間の電流iの方向と大きさにより変化するため、検出電圧V2によりカソード・アノード間の電流iの方向と大きさを検出できる。このように第1のMOSFET4を流れる電流方向の検出が容易に信頼性よく実現できる。また、逆電圧印加時でカソード・アノード間の電流iが遮断されているときも、基準電圧V3以上の検出電圧V2を検出できる。
そして、駆動回路61は、検出電圧V2に応じて駆動信号6aを生成することで、整流装置1の2端子間に逆電圧が印加されたときは第1のMOSFET4をオフして電流を阻止し、順電圧が印加されたときは第1のMOSFET4をオンして整流装置1の2端子間を導通させることができる。
The current direction detection circuit 7 detects, as the detection voltage V2, a voltage value obtained by adding the forward voltage Vf of the diode 72 to the cathode-anode voltage VCA when the diode 72 is conductive. Since the forward voltage Vf of the diode 72 is substantially constant and the cathode-anode voltage VCA changes depending on the direction and magnitude of the current i between the cathode and anode, the detection voltage V2 indicates the current i between the cathode and anode. Direction and size can be detected. In this way, detection of the direction of the current flowing through the first MOSFET 4 can be easily and reliably realized. Further, even when the reverse voltage is applied and the current i between the cathode and the anode is interrupted, the detection voltage V2 that is equal to or higher than the reference voltage V3 can be detected.
Then, the drive circuit 61 generates the drive signal 6a according to the detection voltage V2, so that when the reverse voltage is applied between the two terminals of the rectifier 1, the first MOSFET 4 is turned off and the current is blocked. When the forward voltage is applied, the first MOSFET 4 can be turned on and the two terminals of the rectifier 1 can be conducted.

実施の形態7.
次に、この発明の実施の形態7による整流装置を図に基づいて説明する。
図10は、この発明の実施の形態7による整流装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、整流装置1は、上記実施の形態1、6と同様に、アノード端子2、カソード端子3の2端子を外部端子とし、この2端子間に第1のMOSFET4を接続する。そして、所定の制御電圧V1を生成する電源回路50と、第1の駆動制御回路6と、電流方向検出回路7とを備える。第1のMOSFET4、第1の駆動制御回路6、および電流方向検出回路7の構成および動作は上記実施の形態1、6と同様である。電源回路50について、以下に説明する。
Embodiment 7 FIG.
Next, a rectifier according to Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 7 of the present invention.
As shown in the figure, the rectifier 1 uses the two terminals of the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 as external terminals as in the first and sixth embodiments, and connects the first MOSFET 4 between the two terminals. A power supply circuit 50 that generates a predetermined control voltage V 1, a first drive control circuit 6, and a current direction detection circuit 7 are provided. The configurations and operations of the first MOSFET 4, the first drive control circuit 6, and the current direction detection circuit 7 are the same as those in the first and sixth embodiments. The power supply circuit 50 will be described below.

電源回路50は、第1の電圧調整回路53から成る第1の電源回路50aと、第2の電圧調整回路57から成る第2の電源回路50bとで構成され、出力側でアノード端子2との間に、フィルタ回路としてのコンデンサ59を備える。また、第1の駆動制御回路6から出力される駆動信号6aが、第1、第2の電圧調整回路53、57に入力される。
第1の電圧調整回路53は、入力される駆動信号6aがオフ信号の時、即ち、第1のMOSFET4がオフ状態の時、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される逆電圧からアノード端子2を電位基準とした制御電圧V1を生成する。この時、第1の電圧調整回路53は、逆電圧が制御電圧V1より大きい場合は降圧動作を行い、逆電圧が制御電圧V1より小さい場合は昇圧動作を行う。
また、第2の電圧調整回路57は、入力される駆動信号6aがオン信号の時、即ち、第1のMOSFET4がオン状態の時、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される順電圧を昇圧してアノード端子2を電位基準とした制御電圧V1を生成する。
The power supply circuit 50 includes a first power supply circuit 50a composed of the first voltage adjustment circuit 53 and a second power supply circuit 50b composed of the second voltage adjustment circuit 57, and is connected to the anode terminal 2 on the output side. A capacitor 59 as a filter circuit is provided between them. The drive signal 6 a output from the first drive control circuit 6 is input to the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57.
The first voltage adjustment circuit 53 detects the reverse voltage applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 when the input drive signal 6a is an off signal, that is, when the first MOSFET 4 is in the off state. A control voltage V1 with the anode terminal 2 as a potential reference is generated. At this time, the first voltage adjustment circuit 53 performs a step-down operation when the reverse voltage is larger than the control voltage V1, and performs a step-up operation when the reverse voltage is smaller than the control voltage V1.
The second voltage adjustment circuit 57 is applied in the order in which the voltage is applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 when the input drive signal 6a is an on signal, that is, when the first MOSFET 4 is on. The voltage is boosted to generate a control voltage V1 with the anode terminal 2 as a potential reference.

これにより、電源回路50は、第1、第2の電圧調整回路53、57のいずれか一方を動作させて、所定の制御電圧V1を生成して出力することができる。なお、駆動信号6aは、オン/オフと変化するため、第1、第2の電圧調整回路53、57は交互に動作することになる。そして、出力側に設けられたコンデンサ59により、第1、第2の電圧調整回路53、57の動作の切替時に、制御電圧V1が変動するのが抑制される。
なお、コンデンサ59は、第1、第2の電圧調整回路53、57の動作切替時における制御電圧V1の変動のみを抑えればよいため、容量は比較的小さいもので良く、電圧変動が許容範囲内であれば、コンデンサ59は無くても良い。
Thereby, the power supply circuit 50 can operate one of the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 to generate and output the predetermined control voltage V1. Since the drive signal 6a changes between on and off, the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 operate alternately. Then, the capacitor 59 provided on the output side suppresses the fluctuation of the control voltage V1 when the operations of the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 are switched.
The capacitor 59 only needs to suppress the fluctuation of the control voltage V1 when the operation of the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 is switched. Therefore, the capacitor 59 may be relatively small and the voltage fluctuation is within an allowable range. If it is within, the capacitor 59 may be omitted.

この実施の形態においても、上記実施の形態6と同様に、電源回路50を、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される逆電圧を利用して第1の電圧調整回路53にて所定の制御電圧V1を生成する第1の電源回路50aと、順電圧を利用して第2の電圧調整回路57にて所定の制御電圧V1を生成する第2の電源回路50bとで構成した。このため、逆電圧のみを用いて電源生成した場合に比べて、電流の周波数や2端子間の通電率によって制御電圧が変動することはなく、2端子間に印加される電圧極性に拘わらず、また逆電圧の大きさに拘わらず、所定の制御電圧V1を安定して出力できる。このため、第1の駆動制御回路6に必要な制御電圧V1を安定して得ることができ、整流装置1が信頼性よく動作できる。また第1の駆動制御回路6に用いる素子の耐圧を逆電圧の大きさ以上にする必要がなく、安価な素子で第1の駆動制御回路6を構成できる。また、制御電圧V1の変動を抑制するために、電源回路50に容量の大きなコンデンサなどを設ける必要もなく、小型化に適した装置構成となる。   Also in this embodiment, similarly to the sixth embodiment, the power supply circuit 50 is operated by the first voltage adjustment circuit 53 using the reverse voltage applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3. The first power supply circuit 50a that generates the predetermined control voltage V1 and the second power supply circuit 50b that generates the predetermined control voltage V1 in the second voltage adjusting circuit 57 using the forward voltage. For this reason, compared with the case where the power source is generated using only the reverse voltage, the control voltage does not fluctuate depending on the frequency of the current and the conduction rate between the two terminals, regardless of the voltage polarity applied between the two terminals. Further, the predetermined control voltage V1 can be stably output regardless of the magnitude of the reverse voltage. For this reason, the control voltage V1 required for the first drive control circuit 6 can be stably obtained, and the rectifier 1 can operate with high reliability. Further, it is not necessary to set the withstand voltage of the element used for the first drive control circuit 6 to be equal to or larger than the reverse voltage, and the first drive control circuit 6 can be configured with inexpensive elements. In addition, in order to suppress fluctuations in the control voltage V1, it is not necessary to provide a capacitor with a large capacity in the power supply circuit 50, and the device configuration is suitable for downsizing.

また、第1、第2の電源回路50a、50bには、電荷を保持するためのコンデンサを設けないため、起動時の電源回路50の立ち上がり時間を短縮することができる。
なお、第1、第2の電圧調整回路53、57は、内部に自身の制御電源を備える。そして起動時には、第1、第2の電圧調整回路53、57に入力される電圧から、分圧抵抗やツェナーダイオードを用いて各制御電源を立ち上げる。あるいは、第1、第2の電圧調整回路53、57のいずれかが生成する制御電圧V1を、各制御電源用のコンデンサにチャージポンプにより充電する。
In addition, since the first and second power supply circuits 50a and 50b are not provided with a capacitor for holding electric charge, the rise time of the power supply circuit 50 at the time of startup can be shortened.
The first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 each have their own control power supply. At startup, each control power supply is started up from the voltages input to the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 using a voltage dividing resistor and a Zener diode. Alternatively, the control voltage V1 generated by one of the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 is charged to each control power supply capacitor by a charge pump.

実施の形態8.
次に、この発明の実施の形態8による整流装置を図に基づいて説明する。
図11は、この発明の実施の形態8による整流装置の回路構成を示す図である。
上記実施の形態7では、第1、第2の電圧調整回路53、57は、第1の駆動制御回路6から出力される駆動信号6aを入力して動作させたが、この実施の形態8では、駆動信号6aを第1、第2の電圧調整回路53、57に入力せず、第1、第2の電圧調整回路53、57は、入力される電圧に応じて動作させる。その他の構成および動作は、上記実施の形態7と同様である。
第1、第2の電圧調整回路53、57は、アノード端子2とカソード端子3との間に印加されるカソード・アノード間電圧VCAを入力電圧として所定の制御電圧V1を生成する。第1の電圧調整回路53は、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される逆電圧が入力されると、この逆電圧からアノード端子2を電位基準とした制御電圧V1を生成する。この時、第1の電圧調整回路53は、逆電圧が制御電圧V1より大きい場合は降圧動作を行い、逆電圧が制御電圧V1より小さい場合は昇圧動作を行う。
また、第2の電圧調整回路57は、アノード端子2とカソード端子3との間に印加される順電圧が入力されると、この順電圧を昇圧してアノード端子2を電位基準とした制御電圧V1を生成する。
Embodiment 8 FIG.
Next, a rectifier according to Embodiment 8 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 8 of the present invention.
In the seventh embodiment, the first and second voltage adjusting circuits 53 and 57 are operated by inputting the drive signal 6a output from the first drive control circuit 6, but in the eighth embodiment, The drive signal 6a is not input to the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57, and the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 are operated according to the input voltage. Other configurations and operations are the same as those in the seventh embodiment.
The first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 generate a predetermined control voltage V1 using a cathode-anode voltage VCA applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 as an input voltage. When a reverse voltage applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 is input, the first voltage adjustment circuit 53 generates a control voltage V1 based on the potential of the anode terminal 2 from the reverse voltage. At this time, the first voltage adjustment circuit 53 performs a step-down operation when the reverse voltage is larger than the control voltage V1, and performs a step-up operation when the reverse voltage is smaller than the control voltage V1.
Further, when a forward voltage applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 is input, the second voltage adjustment circuit 57 boosts the forward voltage to control voltage with the anode terminal 2 as a potential reference. V1 is generated.

これにより、電源回路50は、第1、第2の電圧調整回路53、57のいずれか一方を動作させて、所定の制御電圧V1を生成して出力することができる。なお、カソード・アノード間電圧VCAが逆電圧である時は、駆動信号6aはオフ出力で第1のMOSFET4はオフ状態となり、カソード・アノード間電圧VCAが順電圧である時は、駆動信号6aはオン出力で第1のMOSFET4はオン状態となる。このため、第1、第2の電圧調整回路53、57は、上記実施の形態7の場合と同様に交互に動作することになる。そして、出力側に設けられたコンデンサ59により、第1、第2の電圧調整回路53、57の動作の切替時に、制御電圧V1が変動するのが抑制される。   Thereby, the power supply circuit 50 can operate one of the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 to generate and output the predetermined control voltage V1. When the cathode-anode voltage VCA is a reverse voltage, the drive signal 6a is turned off and the first MOSFET 4 is turned off. When the cathode-anode voltage VCA is a forward voltage, the drive signal 6a is When the output is on, the first MOSFET 4 is turned on. Therefore, the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 operate alternately as in the case of the seventh embodiment. Then, the capacitor 59 provided on the output side suppresses the fluctuation of the control voltage V1 when the operations of the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 are switched.

この実施の形態8による電源回路50は、第1、第2の電圧調整回路53、57の動作の切替を、入力電圧に基づいて行う他は、上記実施の形態7と同様であり、同様の効果が得られる。
即ち、電流の周波数や2端子間の通電率によって生成する制御電圧が変動することはなく、2端子間に印加される電圧極性に拘わらず、また逆電圧の大きさに拘わらず、所定の制御電圧V1を安定して出力できる。このため、第1の駆動制御回路6に必要な制御電圧V1を安定して得ることができ、整流装置1が信頼性よく動作できる。また第1の駆動制御回路6に用いる素子の耐圧を逆電圧の大きさ以上にする必要がなく、安価な素子で第1の駆動制御回路6を構成できる。また、制御電圧V1の変動を抑制するために、電源回路50に容量の大きなコンデンサなどを設ける必要もなく、小型化に適した装置構成となる。
また、第1、第2の電源回路50a、50bには、電荷を保持するためのコンデンサを設けないため、起動時の電源回路50の立ち上がり時間を短縮することができる。
The power supply circuit 50 according to the eighth embodiment is the same as the seventh embodiment except that the operation of the first and second voltage adjustment circuits 53 and 57 is switched based on the input voltage. An effect is obtained.
That is, the generated control voltage does not vary depending on the frequency of current and the conduction rate between the two terminals, and the predetermined control is performed regardless of the polarity of the voltage applied between the two terminals and the magnitude of the reverse voltage. The voltage V1 can be output stably. For this reason, the control voltage V1 required for the first drive control circuit 6 can be stably obtained, and the rectifier 1 can operate with high reliability. Further, it is not necessary to set the withstand voltage of the element used for the first drive control circuit 6 to be equal to or larger than the reverse voltage, and the first drive control circuit 6 can be configured with inexpensive elements. In addition, in order to suppress fluctuations in the control voltage V1, it is not necessary to provide a capacitor with a large capacity in the power supply circuit 50, and the device configuration is suitable for downsizing.
In addition, since the first and second power supply circuits 50a and 50b are not provided with a capacitor for holding electric charge, the rise time of the power supply circuit 50 at the time of startup can be shortened.

なお、上記実施の形態6〜8で示した電源回路5c、50は、上記実施の形態1〜5において、電源回路5の替わりに適用することもできる。この場合も、各実施の形態と同様の効果が得られる。   The power supply circuits 5c and 50 shown in the sixth to eighth embodiments can be applied in place of the power supply circuit 5 in the first to fifth embodiments. Also in this case, the same effect as each embodiment can be obtained.

また、上記実施の形態6〜8に示された整流装置において、電流方向検出回路7を、他の構成、例えば、ホール素子や、電流検出用のシャント抵抗により構成することもできる。この場合も、電源回路50の出力端子を電流方向検出回路に接続し、制御電圧V1を用いて、電流方向を検知するための検出電圧V2を得ることができる。   Further, in the rectifiers shown in the above-described sixth to eighth embodiments, the current direction detection circuit 7 can be configured by other configurations, for example, a Hall element or a shunt resistor for current detection. Also in this case, the output terminal of the power supply circuit 50 is connected to the current direction detection circuit, and the detection voltage V2 for detecting the current direction can be obtained using the control voltage V1.

実施の形態9.
次に、この発明の実施の形態9による整流装置を図に基づいて説明する。
図12は、この発明の実施の形態9による整流装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、整流装置1は、上記実施の形態1と同様に、アノード端子2、カソード端子3の2端子を外部端子とし、制御電圧V1を生成する電源回路5と、第1の駆動制御回路6と、電流方向検出回路7とを備える。
また、整流装置1の2端子間に、ドレイン電極をカソード端子3に接続する第1のMOSFET4と、この第1のMOSFET4に直列接続される異常時遮断用MOSFET15(以下、遮断用MOSFET15と称す)とを備える。遮断用MOSFET15は、ソース電極を第1のMOSFET4のソース電極に接続し、ドレイン電極をアノード端子2に接続する。
Embodiment 9 FIG.
Next, a rectifier according to Embodiment 9 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 9 of the present invention.
As shown in the figure, in the same way as in the first embodiment, the rectifier 1 uses the two terminals of the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 as external terminals, and generates a control voltage V1 and a first drive. A control circuit 6 and a current direction detection circuit 7 are provided.
Also, a first MOSFET 4 that connects the drain electrode to the cathode terminal 3 between the two terminals of the rectifier 1, and an abnormal-time cutoff MOSFET 15 (hereinafter referred to as a cutoff MOSFET 15) connected in series to the first MOSFET 4. With. The cutoff MOSFET 15 has a source electrode connected to the source electrode of the first MOSFET 4 and a drain electrode connected to the anode terminal 2.

電源回路5、第1の駆動制御回路6、および電流方向検出回路7の構成および動作は、上記実施の形態1と同様であるが、この場合、アノード端子2と第1のMOSFET4との間に遮断用MOSFET15が挿入されているため、制御電圧V1、検出電圧V2、基準電圧V3は、第1のMOSFET4のソース電極を電位基準として生成あるいは検出される。このため、図12内の電圧VCAは、カソード端子3と第1のMOSFET4のソース電極との間の電圧を示すものとする。
また、アノード端子2と電源回路5内のコンデンサ52との間にダイオード16を接続し、遮断用MOSFET15がオフ状態の時に、アノード端子2、カソード端子3間に印加される順電圧をダイオード16を介してコンデンサ52に充電する。
さらに、電源回路5からの制御電圧V1で動作する第3の駆動制御回路25を備え、第3の駆動制御回路25は、電流方向検出回路7からの検出電圧V2に応じて遮断用MOSFET15への駆動信号25aおよび第1の駆動制御回路6への制限信号25bを出力する。
The configurations and operations of the power supply circuit 5, the first drive control circuit 6, and the current direction detection circuit 7 are the same as those in the first embodiment, but in this case, between the anode terminal 2 and the first MOSFET 4. Since the cutoff MOSFET 15 is inserted, the control voltage V1, the detection voltage V2, and the reference voltage V3 are generated or detected using the source electrode of the first MOSFET 4 as a potential reference. Therefore, the voltage VCA in FIG. 12 indicates the voltage between the cathode terminal 3 and the source electrode of the first MOSFET 4.
Further, the diode 16 is connected between the anode terminal 2 and the capacitor 52 in the power supply circuit 5, and the forward voltage applied between the anode terminal 2 and the cathode terminal 3 is applied to the diode 16 when the cutoff MOSFET 15 is in the OFF state. Through the capacitor 52.
Furthermore, a third drive control circuit 25 that operates with the control voltage V1 from the power supply circuit 5 is provided. The third drive control circuit 25 supplies the cutoff MOSFET 15 to the cutoff MOSFET 15 according to the detection voltage V2 from the current direction detection circuit 7. The drive signal 25a and the limit signal 25b to the first drive control circuit 6 are output.

遮断用MOSFET15は、定常時はオン状態で、第1のMOSFET4は、上記実施の形態1で示したように、整流装置1に逆電圧が印加されるとオフして電流iを遮断し、順方向にのみ電流iを流す。
第1のMOSFET4がオンすると、アノード端子2からカソード端子3に第1のMOSFET4を介した電流iが順方向に流れ、この電流iと第1のMOSFET4のオン抵抗による電圧降下が発生する。この電圧降下分の電圧であるオン電圧(=−VCA)は、電流の増大と共に大きくなり、電流方向検出回路7からの検出電圧V2が低下する。
そして、第3の駆動制御回路25は、アノード端子2からカソード端子3に過電流が生じたことを検出し、遮断用MOSFET15をオフする。実際には、検出電圧V2を予め設定された遮断用の基準電圧と比較し、検出電圧V2が遮断用基準電圧より低くなると、遮断用MOSFET15へ駆動信号25aを出力して遮断用MOSFET15をオフする。
The blocking MOSFET 15 is turned on in a steady state, and the first MOSFET 4 is turned off when the reverse voltage is applied to the rectifying device 1 to cut off the current i, as shown in the first embodiment. The current i flows only in the direction.
When the first MOSFET 4 is turned on, a current i through the first MOSFET 4 flows from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3 in the forward direction, and a voltage drop due to the current i and the on-resistance of the first MOSFET 4 occurs. The on-voltage (= −VCA), which is a voltage corresponding to the voltage drop, increases as the current increases, and the detection voltage V2 from the current direction detection circuit 7 decreases.
Then, the third drive control circuit 25 detects that an overcurrent has occurred from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3, and turns off the blocking MOSFET 15. Actually, the detection voltage V2 is compared with a preset cutoff reference voltage, and when the detection voltage V2 becomes lower than the cutoff reference voltage, a drive signal 25a is output to the cutoff MOSFET 15 to turn off the cutoff MOSFET 15. .

また、第3の駆動制御回路25は、遮断用MOSFET15をオフするとき、同時に、第1の駆動制御回路6内の電圧調整回路62に、基準電圧V3を調整する制限信号25bを出力する。この制限信号25bは第1のMOSFET4をオフさせるために駆動信号6aを制限する信号であり、これにより第1のMOSFET4はオフする。これにより整流装置1の2端子間の全てのMOSFET4、15が遮断され、導通が阻止される。なお、第1のMOSFET4と遮断用MOSFET15とは互いに逆方向に接続されているため、内蔵される寄生ダイオードも互いに逆方向となり、電流iの向きに拘わらず確実に遮断される。   Further, the third drive control circuit 25 outputs a limit signal 25b for adjusting the reference voltage V3 to the voltage adjustment circuit 62 in the first drive control circuit 6 at the same time when the cutoff MOSFET 15 is turned off. The limit signal 25b is a signal that limits the drive signal 6a in order to turn off the first MOSFET 4, and thereby the first MOSFET 4 is turned off. As a result, all MOSFETs 4 and 15 between the two terminals of the rectifier 1 are cut off and conduction is prevented. Since the first MOSFET 4 and the cutoff MOSFET 15 are connected in the opposite directions, the built-in parasitic diodes are also in the opposite directions, and are reliably cut off regardless of the direction of the current i.

この実施の形態では、第1のMOSFET4のアノード端子側に遮断用MOSFET15を接続し、第3の駆動制御回路25は、電流方向検出回路7からの検出電圧V2に基づいて過電流の発生を検出して遮断用MOSFET15をオフさせる。これにより、整流装置1に過電流を流すことが防止でき、整流装置1の信頼性を向上できる。
また、第3の駆動制御回路25は、電流方向検出回路7からの検出電圧V2に基づいて過電流の発生を容易に検出することができ、容易に過電流の遮断が行える。
さらに、遮断用MOSFET15をがオフ状態の時に、整流装置1に印加される順電圧をダイオード16を介してコンデンサ52に充電するため、電流遮断時の順電圧も制御電圧V1の生成に利用でき、制御電圧生成の効率化、安定化が図れる。
In this embodiment, a cutoff MOSFET 15 is connected to the anode terminal side of the first MOSFET 4, and the third drive control circuit 25 detects the occurrence of overcurrent based on the detection voltage V 2 from the current direction detection circuit 7. Then, the blocking MOSFET 15 is turned off. Thereby, it is possible to prevent an overcurrent from flowing through the rectifying device 1 and to improve the reliability of the rectifying device 1.
The third drive control circuit 25 can easily detect the occurrence of overcurrent based on the detection voltage V2 from the current direction detection circuit 7, and can easily cut off the overcurrent.
Furthermore, since the forward voltage applied to the rectifier 1 is charged to the capacitor 52 via the diode 16 when the cutoff MOSFET 15 is in the off state, the forward voltage at the time of the current cutoff can also be used to generate the control voltage V1, Efficiency and stabilization of control voltage generation can be achieved.

なお、上記実施の形態では、検出電圧V2を予め設定された遮断用基準電圧と比較するとしたが、遮断用基準電圧は、外部から設定および変更可能としても良い。この場合、図12に示すように、第3の駆動制御回路25は、外部から信号入力するための外部端子25cを備え、電気的信号や光信号などにより遮断用基準電圧の値を、外部から第3の駆動制御回路25に入力して設定する。これにより、遮断用の基準設定を、整流装置1だけでなく周辺回路等の条件に応じて行うことができ、利便度が向上する。
また遮断用MOSFET15をオフさせている期間は、予め設定された一定期間、もしく、外部からの電気的信号や光信号などによる解除信号が入力されるまでとしても良い。
In the above embodiment, the detection voltage V2 is compared with a preset reference voltage for cutoff. However, the reference voltage for cutoff may be set and changed from the outside. In this case, as shown in FIG. 12, the third drive control circuit 25 is provided with an external terminal 25c for inputting a signal from the outside, and the value of the cutoff reference voltage is externally input by an electric signal or an optical signal. The setting is input to the third drive control circuit 25. Thereby, the reference | standard setting for interruption | blocking can be performed according to conditions, such as not only the rectifier 1 but a peripheral circuit, and the convenience improves.
Further, the period during which the blocking MOSFET 15 is turned off may be a predetermined period set in advance, or until a release signal such as an external electric signal or optical signal is input.

また、外部端子25cは、外部から信号入力するために用いたが、外部に信号出力するための外部端子を第3の駆動制御回路25に備えても良く、遮断用MOSFET15をオフ状態の時に、音や光などにより外部に過電流による異常を報知させても良い。過電流を検出して電流遮断を担う第3の駆動制御回路25が、外部に異常を報知する手段を備えることで、容易に異常を知らせることができる。   Although the external terminal 25c is used for inputting a signal from the outside, the third drive control circuit 25 may be provided with an external terminal for outputting a signal to the outside. When the blocking MOSFET 15 is in an OFF state, Anomalies due to overcurrent may be notified to the outside by sound or light. The third drive control circuit 25 that detects overcurrent and is responsible for interrupting the current can be easily notified of an abnormality by providing means for notifying the outside of the abnormality.

実施の形態10.
上記実施の形態9は、遮断用MOSFET15を上記実施の形態1に適用したものを示したが、他の各実施の形態2〜8に適用することもできる。特に、上記実施の形態5に遮断用MOSFET15を適用した場合を以下に示す。
この実施の形態による整流装置1は、図5で示した上記実施の形態5による構成に、上記実施の形態9の図12で示した遮断用MOSFET15、ダイオード16および第3の駆動制御回路25を付加した構成となる。
Embodiment 10 FIG.
In the ninth embodiment, the blocking MOSFET 15 is applied to the first embodiment. However, it can be applied to the other second to eighth embodiments. In particular, the case where the blocking MOSFET 15 is applied to the fifth embodiment will be described below.
The rectifier 1 according to this embodiment has the same structure as that of the fifth embodiment shown in FIG. 5 except that the blocking MOSFET 15, the diode 16 and the third drive control circuit 25 shown in FIG. 12 of the ninth embodiment. It becomes the added composition.

即ち、整流装置1の2端子間には、第1のMOSFET4と、第1のMOSFET4に直列に接続される第2のMOSFET10と、第1のMOSFET4と第2のMOSFET10との直列回路に並列に接続される第3のMOSFET12と、第3のダイオード13と、さらに第1のMOSFET4のアノード端子側に接続される遮断用MOSFET15とを備える。また、第2のMOSFET10に並列にシャント抵抗11を接続し、各素子10〜13でオン電圧調整回路14を構成する。
上記実施の形態5で示したように、第2の駆動制御回路20は、検出電圧V2に応じて、第1のMOSFET4および第2、第3のMOSFET10、12の内、オンさせるMOSFETの組み合わせを決定して各MOSFET4、10、12を制御することで、アノード端子2からカソード端子3に順方向に電流iが流れるときの両端子間のオン抵抗を段階的に変化させて、オン電圧が増大するのを抑制する。そして、上記第3の駆動制御回路25は、上記実施の形態9に示したように、過電流を検出して遮断用MOSFET15をオフさせる。
That is, between the two terminals of the rectifier 1, the first MOSFET 4, the second MOSFET 10 connected in series to the first MOSFET 4, and the series circuit of the first MOSFET 4 and the second MOSFET 10 are connected in parallel. A third MOSFET 12 to be connected, a third diode 13, and a blocking MOSFET 15 connected to the anode terminal side of the first MOSFET 4 are provided. In addition, a shunt resistor 11 is connected in parallel to the second MOSFET 10, and an on-voltage adjusting circuit 14 is configured by the elements 10 to 13.
As shown in the fifth embodiment, the second drive control circuit 20 selects a combination of MOSFETs to be turned on among the first MOSFET 4 and the second and third MOSFETs 10 and 12 in accordance with the detection voltage V2. By determining and controlling each of the MOSFETs 4, 10, and 12, the on-resistance between the two terminals when the current i flows in the forward direction from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3 is changed stepwise to increase the on-voltage. To suppress. Then, the third drive control circuit 25 detects an overcurrent and turns off the blocking MOSFET 15 as shown in the ninth embodiment.

図13は、この実施の形態による整流装置1の動作特性を示すもので、電流iに応じて変化する電圧VAC(=−VCA)を示す図である。なお、この場合も、各電圧V1、V2、V3の電位基準は第1のMOSFET4のソース電極でり、電圧VCAは、カソード端子3と第1のMOSFET4のソース電極との間の電圧を示す。
また、図14に、電流iに対応する各MOSFETのスイッチング状態を示す。また、31aは、電流方向検出回路7において電流方向が検出可能な検出電圧V2の範囲における電圧VACの範囲、32aは第3のダイオード13の出力特性を示すものである。第1のMOSFET4および第2、第3のMOSFET10、12の状態で、SWは、駆動回路61からの駆動信号6aと同期してスイッチングされる状態を示す。
FIG. 13 shows the operating characteristics of the rectifier 1 according to this embodiment, and is a diagram showing a voltage VAC (= −VCA) that changes according to the current i. In this case as well, the potential reference for each of the voltages V1, V2, and V3 is the source electrode of the first MOSFET 4, and the voltage VCA indicates the voltage between the cathode terminal 3 and the source electrode of the first MOSFET 4.
FIG. 14 shows the switching state of each MOSFET corresponding to the current i. Reference numeral 31a denotes a range of the voltage VAC in the range of the detection voltage V2 in which the current direction can be detected by the current direction detection circuit 7, and 32a denotes an output characteristic of the third diode 13. In the state of the first MOSFET 4 and the second and third MOSFETs 10 and 12, SW indicates a state that is switched in synchronization with the drive signal 6 a from the drive circuit 61.

遮断用MOSFET15は、定常時はオン状態を継続し、第1〜第3のMOSFET4、10、12は、電流iが過電流と認識される電流値i5(<i4)まで上記実施の形態5と同様に動作する。
電流iが増大して電流値i5となり、検出電圧V2が遮断用基準電圧より低くなると、第3の駆動制御回路25は、遮断用MOSFET15をオフする。また、第3の駆動制御回路25は、遮断用MOSFET15をオフするとき、同時に、第1の駆動制御回路6内の電圧調整回路62に、基準電圧V3を調整する制限信号25bを出力して第1のMOSFET4をオフさせる。さらに同時に、第2の駆動制御回路20は、第2、第3のMOSFET10、12をオフさせる。
The blocking MOSFET 15 continues to be in an ON state at the steady state, and the first to third MOSFETs 4, 10, and 12 are different from those in the fifth embodiment until the current value i5 (<i4) at which the current i is recognized as an overcurrent. It operates in the same way.
When the current i increases to a current value i5 and the detection voltage V2 becomes lower than the cutoff reference voltage, the third drive control circuit 25 turns off the cutoff MOSFET 15. Further, when the third drive control circuit 25 turns off the blocking MOSFET 15, at the same time, the third drive control circuit 25 outputs a limit signal 25b for adjusting the reference voltage V3 to the voltage adjustment circuit 62 in the first drive control circuit 6. 1 MOSFET 4 is turned off. At the same time, the second drive control circuit 20 turns off the second and third MOSFETs 10 and 12.

以上のように、第2の駆動制御回路20は、電流iが増大するとオンさせるMOSFETの組み合わせを、オン抵抗を低くするように切り替えて、オン電圧の増大を抑制する。そして、第3の駆動制御回路25は、アノード端子2からカソード端子3に過電流が生じたことを検出し、遮断用MOSFET15をオフする。またこのとき、他のMOSFET4、10、12もオフされる。整流装置1の2端子間の全MOSFET4、10、12、15が遮断され、電流が確実に遮断される。   As described above, the second drive control circuit 20 switches the combination of MOSFETs that are turned on when the current i increases so as to reduce the on-resistance, thereby suppressing an increase in the on-voltage. Then, the third drive control circuit 25 detects that an overcurrent has occurred from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3, and turns off the blocking MOSFET 15. At this time, the other MOSFETs 4, 10, 12 are also turned off. All MOSFETs 4, 10, 12, and 15 between the two terminals of the rectifier 1 are cut off, and the current is cut off reliably.

なお、この実施の形態では、第1、第2、第3の駆動制御回路6、20、25を個別に備えたが、これらの機能を併せ持つ1つの駆動制御回路を用いても良い。   In this embodiment, the first, second, and third drive control circuits 6, 20, and 25 are individually provided. However, one drive control circuit that has these functions may be used.

実施の形態11.
図15は、この発明の実施の形態11による整流装置の回路構成を示す図である。
図に示すように、図12で示した上記実施の形態9による整流装置において、整流装置1の2端子間の電流を制限する電流制限回路17を備える。この電流制限回路17は、抵抗体やリアクトル、ダイオードなどから成り、またバイパス回路を備えて、第1のMOSFET4のドレイン電極とカソード端子3との間に接続される。
Embodiment 11 FIG.
FIG. 15 is a diagram showing a circuit configuration of a rectifier according to Embodiment 11 of the present invention.
As shown in the figure, the rectifier according to the ninth embodiment shown in FIG. 12 includes a current limiting circuit 17 that limits the current between the two terminals of the rectifier 1. The current limiting circuit 17 includes a resistor, a reactor, a diode, and the like, and includes a bypass circuit, and is connected between the drain electrode of the first MOSFET 4 and the cathode terminal 3.

第3の駆動制御回路25は、アノード端子2からカソード端子3に過電流が生じたことを検出し、遮断用MOSFET15をオフするが、この際、所定の過渡期間を設け、徐々に電流iの値を減少させて電流遮断する。この場合、遮断用MOSFET15の通電率を徐々に減少させて0にするように、遮断用MOSFET15への駆動信号25aを制御する。電流制限回路17は、例えば第3の駆動制御回路25からの制御により、定常時にはバイパス回路にてバイパスされ、遮断用MOSFET15をオン/オフする切替時の過渡期間のみ電流iを流して電流制限する。この遮断用MOSFET15をオンする際とオフする際との過渡期間の長さは同じであっても異なるものでも良い。
また、外部からの信号などにより、整流装置1の2端子間で遮断されていた電流iを復帰させて導通させる際も、遮断時と同様に所定の過渡期間を設け、徐々に電流iの値を増大させて復帰させる。ここでは、遮断用MOSFET15の通電率を0から徐々に増大させるように、遮断用MOSFET15への駆動信号25aを制御する。
The third drive control circuit 25 detects that an overcurrent has occurred from the anode terminal 2 to the cathode terminal 3 and turns off the cutoff MOSFET 15. At this time, a predetermined transient period is provided, and the current i gradually increases. Decrease the value to cut off the current. In this case, the drive signal 25a to the blocking MOSFET 15 is controlled so that the energization rate of the blocking MOSFET 15 is gradually decreased to zero. The current limiting circuit 17 is, for example, controlled by the third drive control circuit 25, and is bypassed by a bypass circuit in a steady state. The current limiting circuit 17 limits the current by flowing the current i only during the transition period when switching on / off the blocking MOSFET 15. . The length of the transition period between when the blocking MOSFET 15 is turned on and when it is turned off may be the same or different.
Also, when the current i that has been interrupted between the two terminals of the rectifying device 1 is restored and made conductive by an external signal or the like, a predetermined transient period is provided as in the case of the interruption, and the value of the current i is gradually increased. Increase to return. Here, the drive signal 25a to the blocking MOSFET 15 is controlled so as to gradually increase the energization rate of the blocking MOSFET 15 from zero.

この実施の形態では、遮断用MOSFET15を用いて2端子間の電流の導通/遮断状態を切り替える際、電流値の変化を緩やかにすることで、遮断時の異常電圧発生を防止でき、また、2端子間の電流を復帰させる際に流れる突入電流も防止できる。   In this embodiment, when the conduction / cutoff state of the current between the two terminals is switched using the cutoff MOSFET 15, it is possible to prevent the occurrence of abnormal voltage at the cutoff by slowing the change in the current value. Inrush current that flows when restoring the current between the terminals can also be prevented.

実施の形態12.
上記実施の形態11では、電流制限回路17を備え、遮断用MOSFET15の通電率を徐々に増減させたが、この実施の形態11では、遮断用MOSFET15への駆動信号25aの駆動電圧を調整して、遮断用MOSFET15のオン抵抗を調整する。
この実施の形態では、電流制限回路17は不要であり、遮断用MOSFET15をオフして電流遮断する際、所定の過渡期間を設け、徐々に電流iの値を減少させて電流遮断するように、遮断用MOSFET15への駆動信号25aの駆動電圧を徐々に減少させる。また、外部からの信号などにより、整流装置1の2端子間で遮断されていた電流iを復帰させて導通させる際も、遮断時と同様に所定の過渡期間を設け、徐々に電流iの値を増大させて復帰させるように、遮断用MOSFET15への駆動信号25aの駆動電圧を徐々に増大させる。これらの過渡期間中、遮断用MOSFET15以外の全てのMOSFETをオフさせて、MOSFETの寄生ダイオードに電流を流しても良い。
この実施の形態においても、遮断用MOSFET15を用いて2端子間の電流の導通/遮断状態を切り替える際、電流値の変化を緩やかにすることで、遮断時の異常電圧発生を防止でき、また、2端子間の電流を復帰させる際に流れる突入電流も防止できる。
Embodiment 12 FIG.
In the eleventh embodiment, the current limiting circuit 17 is provided, and the current supply rate of the blocking MOSFET 15 is gradually increased or decreased. However, in the eleventh embodiment, the driving voltage of the driving signal 25a to the blocking MOSFET 15 is adjusted. The on-resistance of the blocking MOSFET 15 is adjusted.
In this embodiment, the current limiting circuit 17 is unnecessary, and when the current is interrupted by turning off the interrupting MOSFET 15, a predetermined transient period is provided so that the current i is gradually decreased by gradually decreasing the value of the current i. The drive voltage of the drive signal 25a to the cutoff MOSFET 15 is gradually reduced. Also, when the current i that has been interrupted between the two terminals of the rectifying device 1 is restored and made conductive by an external signal or the like, a predetermined transient period is provided as in the case of the interruption, and the value of the current i is gradually increased. The drive voltage of the drive signal 25a to the cutoff MOSFET 15 is gradually increased so as to increase and recover. During these transition periods, all the MOSFETs other than the blocking MOSFET 15 may be turned off, and a current may flow through the parasitic diode of the MOSFET.
Also in this embodiment, when switching the conduction / cutoff state of the current between the two terminals using the cut-off MOSFET 15, it is possible to prevent the occurrence of abnormal voltage at the cut-off by gradual change of the current value, Inrush current that flows when the current between the two terminals is restored can also be prevented.

実施の形態13.
図16は、この発明の実施の形態13による整流装置1および周辺回路の簡略構成を示す図である。この場合、整流装置1は、図12で示した上記実施の形態9による整流装置において、第1の駆動制御回路6と第3の駆動制御回路25とを1つの駆動制御回路26で示したものである。なお、電源回路5および電流方向検出回路7は、図示を省略した。
図に示すように、電圧検出回路27は、外部の基準電位からのアノード端子2の電圧を入力電圧VINとして検出する。駆動制御回路26内の第3の駆動制御回路25では、外部から入力電圧VINの信号を受信し、電圧異常を検出すると、上記実施の形態9の過電流検出時と同様に、遮断用MOSFET15をオフして電流遮断する。
Embodiment 13 FIG.
FIG. 16 is a diagram showing a simplified configuration of the rectifier 1 and peripheral circuits according to the thirteenth embodiment of the present invention. In this case, the rectifier 1 is the rectifier according to the ninth embodiment shown in FIG. 12, in which the first drive control circuit 6 and the third drive control circuit 25 are represented by one drive control circuit 26. It is. The power supply circuit 5 and the current direction detection circuit 7 are not shown.
As shown in the figure, the voltage detection circuit 27 detects the voltage of the anode terminal 2 from the external reference potential as the input voltage VIN. In the third drive control circuit 25 in the drive control circuit 26, when the signal of the input voltage VIN is received from the outside and a voltage abnormality is detected, the blocking MOSFET 15 is turned on as in the case of the overcurrent detection in the ninth embodiment. Turn off and cut off current.

この実施の形態では、遮断用MOSFET15を制御する駆動制御回路26内の第3の駆動制御回路25が、外部信号を受信して電圧異常を検出して遮断用MOSFET15を遮断するようにした。このため、外部の電圧検出回路27などを利用して電圧異常を容易で確実に検出でき利便性が向上する。なお、他の検出回路を用いて検出された電圧電流異常の信号や整流装置1の電流iを導通/遮断するための信号を受信しても良い。   In this embodiment, the third drive control circuit 25 in the drive control circuit 26 that controls the cutoff MOSFET 15 receives the external signal, detects a voltage abnormality, and shuts off the cutoff MOSFET 15. For this reason, it is possible to easily and reliably detect a voltage abnormality using the external voltage detection circuit 27 and the like, and the convenience is improved. Note that a voltage / current abnormality signal detected using another detection circuit or a signal for conducting / interrupting the current i of the rectifier 1 may be received.

また、この実施の形態に、上記実施の形態11、12を適用しても良く、同様の効果が得られる。   Further, the above-described Embodiments 11 and 12 may be applied to this embodiment, and the same effect can be obtained.

また、上記各実施の形態で用いるMOSFET4、10、12、15の半導体材料には、シリコンカーバイト、ガリウムナイトライド、ダイヤモンド半導体など、ワイドギャップの半導体材料で、整流装置1における整流時の損失を抑えるものが望ましい。また、整流装置1内の各ダイオードは、ショットキーバリアダイオード、ファーストリカバリダイオードなど、種類や材質は問わないが、電流方向検出回路7や各駆動制御回路6、20、25などの遅れ時間を改善するためには、シリコンカーバイトやガリウムナイトライド等から成る、順方向電圧が小さくかつ応答速度の速い素子を使うことが望ましい。   Further, the semiconductor materials of the MOSFETs 4, 10, 12, and 15 used in the above embodiments are wide gap semiconductor materials such as silicon carbide, gallium nitride, and diamond semiconductor, and the loss during rectification in the rectifier 1 is reduced. What you suppress is desirable. In addition, each diode in the rectifier 1 may be of any type or material, such as a Schottky barrier diode or a fast recovery diode, but the delay times of the current direction detection circuit 7 and the drive control circuits 6, 20, 25, etc. are improved. In order to achieve this, it is desirable to use an element having a low forward voltage and a high response speed, such as silicon carbide or gallium nitride.

実施の形態14.
次に、この発明の実施の形態14による太陽光発電システムを図に基づいて説明する。
図17は、この発明の実施の形態14による太陽光発電システムの主回路構成を示す図である。
図に示すように、太陽光発電システムの主回路100は、複数(この場合3個)の太陽光パネル80を並列接続して備え、各太陽光パネル80は、それぞれ整流装置1aが並列接続された太陽電池セル81が、複数個(この場合3個)直列接続されて構成される。各太陽光パネル80にて発電された直流電力は、整流装置1bを介してコンデンサ82等のエネルギ蓄積手段に蓄積された後、並列接続された2つのチョッパ回路83により昇圧され、平滑コンデンサ84を介して出力される。チョッパ回路83は、スイッチとリアクトルと整流装置1cとを備えて構成される。
主回路100内の整流装置1a、1b、1cには、上記実施の形態1〜13で示した構成の低損失で信頼性の高い整流装置1が用いられる。
Embodiment 14 FIG.
Next, a solar power generation system according to Embodiment 14 of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 17 is a diagram showing a main circuit configuration of a photovoltaic power generation system according to Embodiment 14 of the present invention.
As shown in the figure, the main circuit 100 of the photovoltaic power generation system includes a plurality of (in this case, three) solar panels 80 connected in parallel, and each of the solar panels 80 has a rectifier 1a connected in parallel. A plurality of (in this case, three) solar cells 81 are connected in series. The direct-current power generated by each solar panel 80 is stored in energy storage means such as a capacitor 82 via the rectifier 1b, and then boosted by two chopper circuits 83 connected in parallel. Is output via. The chopper circuit 83 includes a switch, a reactor, and a rectifier 1c.
As the rectifiers 1a, 1b, and 1c in the main circuit 100, the rectifier 1 with low loss and high reliability having the configuration shown in the first to thirteenth embodiments is used.

このような太陽光発電システムでは、複数の太陽光パネル80を並列接続して冗長系回路を構成し、確実に直流電圧を発生させる。
また、各太陽光パネル80では、複数の太陽電池セル81を直列接続しているが、各太陽電池セル81に異常が発生すると、異常が発生した太陽電池セル81に並列接続された整流装置1aにより太陽電池セル81をバイパスする。例えば、一部の太陽電池セル81に太陽光の照射が少なくて発電できない場合、その太陽電池セル81のインピーダンスが高くなる。また、太陽電池セル81の故障により太陽電池セル81の接続配線が開放故障した際、故障した太陽電池セル81に直列接続された他の太陽電池セル81により発電された電力は出力できない。このような太陽電池セル81の異常時に、整流装置1a内の第1の駆動制御回路6は、検出電圧V2から異常を検出して、第1のMOSFET4をオンさせて、故障した太陽電池セル81をバイパスする電流を流し、他の太陽電池セル81にて発電された電力は出力される。
In such a solar power generation system, a plurality of solar panels 80 are connected in parallel to form a redundant system circuit, and a DC voltage is reliably generated.
Moreover, in each solar panel 80, although the several photovoltaic cell 81 is connected in series, when abnormality arises in each photovoltaic cell 81, the rectifier 1a connected in parallel with the photovoltaic cell 81 which abnormality occurred Thus, the solar battery cell 81 is bypassed. For example, when some solar cells 81 are not irradiated with sunlight and cannot generate power, the impedance of the solar cells 81 is increased. Further, when the connection wiring of the solar battery cell 81 is open due to a failure of the solar battery cell 81, the power generated by the other solar battery cells 81 connected in series to the failed solar battery 81 cannot be output. When such an abnormality of the solar battery cell 81 occurs, the first drive control circuit 6 in the rectifier 1a detects the abnormality from the detection voltage V2, turns on the first MOSFET 4, and malfunctions the solar battery cell 81. The electric power generated by the other solar battery cell 81 is output.

このように、整流装置1aを太陽光パネル80の保護用回路として動作させ、一部の太陽電池セル81に異常が発生しても、太陽光パネル80は電力を出力できる。また、整流装置1aは、上記各実施の形態1〜13で示したように、電流導通時に損失が極めて低い装置構成であり、太陽光パネル80内の損失が低減できる。また、整流装置1aの電流導通時に、整流装置1aの発熱が小さいことから、他の太陽電池セル81が加熱されることも抑制でき、他の太陽電池セル81の発電効率が低減するのを抑制できる。
また、第1の駆動制御回路6に外部端子を備えて、第1のMOSFET4の導通/遮断状態を外部に報知させる手段を設けても良く、管理者は異常発生箇所を速やかに見つけることができる。
Thus, even if the rectifier 1a is operated as a protection circuit for the solar panel 80 and an abnormality occurs in some of the solar cells 81, the solar panel 80 can output electric power. Moreover, the rectifier 1a has a device configuration that has a very low loss during current conduction as shown in the first to thirteenth embodiments, and can reduce the loss in the solar panel 80. Moreover, since the heat generation of the rectifying device 1a is small when the current of the rectifying device 1a is conducted, it is possible to suppress the heating of the other solar cells 81, and to suppress the reduction of the power generation efficiency of the other solar cells 81. it can.
Further, the first drive control circuit 6 may be provided with an external terminal, and a means for informing the outside of the conduction / cutoff state of the first MOSFET 4 may be provided, and the administrator can quickly find the location where the abnormality has occurred. .

また上述したように、各太陽光パネル80にて発電された直流電圧は整流装置1bを介してコンデンサ82に充電されている。いずれかの太陽光パネル80に短絡故障が発生すると、他の太陽光パネル80で発電されてコンデンサ82に蓄積された電力は、故障した太陽光パネル80を介して放電されるが、該放電経路を整流装置1bにて遮断することで上記放電が防止できる。この場合、整流装置1bは短絡故障時の逆電圧により遮断される。また、定常時に導通する整流装置1bは、上記各実施の形態1〜13で示したように、電流導通時に損失が極めて低い装置構成であり、主回路100の損失が低減できる。
この場合も、整流装置1b内の第1の駆動制御回路6に外部端子を備えて、第1のMOSFET4の導通/遮断状態を外部に報知させる手段を設けても良く、管理者は異常発生箇所を速やかに見つけることができる。
Further, as described above, the DC voltage generated by each solar panel 80 is charged in the capacitor 82 via the rectifier 1b. When a short circuit failure occurs in any of the solar panels 80, the electric power generated by the other solar panels 80 and stored in the capacitor 82 is discharged through the failed solar panel 80. Is prevented by the rectifying device 1b. In this case, the rectifier 1b is interrupted by a reverse voltage at the time of a short circuit failure. Moreover, the rectifier 1b that conducts in a steady state has an extremely low loss when the current is conducted, as shown in the first to thirteenth embodiments, and can reduce the loss of the main circuit 100.
Also in this case, the first drive control circuit 6 in the rectifying device 1b may be provided with an external terminal and provided with means for informing the outside of the conduction / cutoff state of the first MOSFET 4, and the administrator can determine where the abnormality has occurred. Can be found promptly.

さらに、チョッパ回路83内の整流素子にも、損失が極めて低い整流装置1cを用いることで、チョッパ回路83の昇圧効率が向上する。
このように、主回路100内の整流装置1a、1b、1cに、この発明による低損失で信頼性の高い整流装置を用いたことで、太陽光発電システムの発電効率および信頼性を向上できる。
Furthermore, the boosting efficiency of the chopper circuit 83 is improved by using the rectifier 1c with extremely low loss for the rectifier element in the chopper circuit 83.
Thus, the power generation efficiency and reliability of the photovoltaic power generation system can be improved by using the low-loss and high-reliability rectifier according to the present invention for the rectifiers 1a, 1b, and 1c in the main circuit 100.

外部端子が2端子である整流回路を備えた回路に幅広く利用でき、特に電力変換装置に用いることで、電力変換効率の向上に寄与できる。   It can be widely used for a circuit including a rectifier circuit having two external terminals, and can contribute to improvement of power conversion efficiency, particularly when used in a power converter.

この発明による整流装置は、外部端子を陽極端子と陰極端子との2端子とし、該2端子間に、ソース電極を上記陽極端子側にして接続された第1のMOSFETと、上記2端子間に印加される電圧から所定の制御電圧を生成して出力する電源回路と、上記電源回路からの制御電圧を用いて上記第1のMOSFETのゲート電極に駆動信号を出力する第1の駆動制御回路と、上記電源回路の出力に接続された電流制限用抵抗、およびアノードを該電流制限用抵抗に接続しカソードを上記陰極端子に接続したダイオードを有し、該ダイオードのアノード電位を検出する検出回路とを備える。そして、上記電源回路は、上記2端子間に印加される逆極性電圧をダイオードを介して充電するコンデンサ、および該コンデンサの電圧から上記陽極端子を電位基準とした上記制御電圧を生成する電圧調整回路を備えて該制御電圧を出力し、上記第1の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位に応じて上記駆動信号を出力するものである。
またこの発明による整流装置は、上記電源回路は上記2端子間に印加される逆極性電圧を用いて上記陽極端子を電位基準とした上記制御電圧を生成する第1の電圧調整回路、および上記2端子間に印加される正極性電圧を用いて上記陽極端子を電位基準とした上記制御電圧を生成する第2の電圧調整回路を備えて該制御電圧を出力し、上記第1の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位に応じて上記駆動信号を出力するものである。
In the rectifier according to the present invention, an external terminal is an anode terminal and a cathode terminal, and a first MOSFET connected between the two terminals with a source electrode on the anode terminal side is connected between the two terminals. A power supply circuit that generates and outputs a predetermined control voltage from the applied voltage, and a first drive control circuit that outputs a drive signal to the gate electrode of the first MOSFET using the control voltage from the power supply circuit; A current limiting resistor connected to the output of the power supply circuit, and a detection circuit for detecting an anode potential of the diode, having a diode having an anode connected to the current limiting resistor and a cathode connected to the cathode terminal; Is provided. The power supply circuit includes a capacitor that charges a reverse polarity voltage applied between the two terminals via a diode, and a voltage adjustment circuit that generates the control voltage based on the potential of the anode terminal from the voltage of the capacitor. And the first drive control circuit outputs the drive signal in accordance with the anode potential of the diode detected by the detection circuit.
In the rectifier according to the present invention, the power supply circuit uses a reverse polarity voltage applied between the two terminals to generate the control voltage with the anode terminal as a potential reference, and the 2 A second voltage adjusting circuit that generates the control voltage with the anode terminal as a potential reference by using a positive voltage applied between the terminals, and outputs the control voltage, and the first drive control circuit includes: The drive signal is output in accordance with the anode potential of the diode detected by the detection circuit.

またこの発明による太陽光発電システムは、太陽光パネルを1以上用いて発電するもので、上記各太陽光パネルは、直列接続された複数の太陽光発電セルと、外部端子を陽極端子と陰極端子との2端子として、上記各太陽光発電セルにそれぞれ並列に接続される整流装置とを備える。また、上記各整流装置は、請求項1〜25のいずれか1項に記載されるものであり、上記第1の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位から、接続された上記太陽光発電セルの異常を検出し、上記第1のMOSFETをオンさせて、該整流装置により該太陽光発電セルをバイパスするものである。 The solar power generation system according to the present invention generates power using one or more solar panels. Each of the solar panels includes a plurality of solar power generation cells connected in series, and an external terminal serving as an anode terminal and a cathode terminal. And two rectifiers connected in parallel to the respective photovoltaic power generation cells. Further, each of the rectifiers is described in any one of claims 1 to 25, and the first drive control circuit is connected from an anode potential of the diode detected by the detection circuit. The detected abnormality of the photovoltaic cell is detected, the first MOSFET is turned on, and the photovoltaic cell is bypassed by the rectifier.

Claims (28)

外部端子を陽極端子と陰極端子との2端子とした整流装置において、
上記2端子間に、ソース電極を上記陽極端子側にして接続された第1のMOSFETと、
上記2端子間に印加される電圧から所定の制御電圧を生成して出力する電源回路と、
上記電源回路からの制御電圧を用いて上記第1のMOSFETのゲート電極に駆動信号を出力する第1の駆動制御回路と、
上記電源回路の出力に接続された電流制限用抵抗、およびアノードを該電流制限用抵抗に接続しカソードを上記陰極端子に接続したダイオードを有し、該ダイオードのアノード電位を検出する検出回路とを備え、
上記第1の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位に応じて上記駆動信号を出力することを特徴とする整流装置。
In the rectifier with two external terminals, an anode terminal and a cathode terminal,
A first MOSFET connected between the two terminals with the source electrode on the anode terminal side;
A power supply circuit that generates and outputs a predetermined control voltage from the voltage applied between the two terminals;
A first drive control circuit that outputs a drive signal to the gate electrode of the first MOSFET using a control voltage from the power supply circuit;
A current limiting resistor connected to the output of the power supply circuit; and a detection circuit for detecting an anode potential of the diode, having a diode having an anode connected to the current limiting resistor and a cathode connected to the cathode terminal. Prepared,
The rectifier according to claim 1, wherein the first drive control circuit outputs the drive signal in accordance with an anode potential of the diode detected by the detection circuit.
上記電源回路は、上記2端子間に印加される逆極性電圧をダイオードを介して充電するコンデンサ、および該コンデンサの電圧から上記陽極端子を電位基準とした上記制御電圧を生成する電圧調整回路を備えて、該制御電圧を出力することを特徴とする請求項1に記載の整流装置。   The power supply circuit includes a capacitor that charges a reverse polarity voltage applied between the two terminals via a diode, and a voltage adjustment circuit that generates the control voltage based on the potential of the anode terminal from the voltage of the capacitor. The rectifier according to claim 1, wherein the control voltage is output. 上記電源回路は、上記2端子間に印加される逆極性電圧を用いて上記陽極端子を電位基準とした上記制御電圧を生成する第1の電圧調整回路、および上記2端子間に印加される正極性電圧を用いて上記陽極端子を電位基準とした上記制御電圧を生成する第2の電圧調整回路、を備えて、該制御電圧を出力することを特徴とする請求項1に記載の整流装置。   The power supply circuit includes a first voltage adjusting circuit that generates the control voltage with the anode terminal as a potential reference using a reverse polarity voltage applied between the two terminals, and a positive electrode applied between the two terminals. 2. The rectifier according to claim 1, further comprising: a second voltage adjusting circuit that generates the control voltage using a positive voltage with respect to the anode terminal as a potential reference, and outputs the control voltage. 上記第1の駆動制御回路は、上記制御電圧から生成した基準電圧と上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位とを比較し、該アノード電位が上記基準電圧より低いとき、上記第1のMOSFETをオンさせることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の整流装置。   The first drive control circuit compares a reference voltage generated from the control voltage with an anode potential of the diode detected by the detection circuit, and when the anode potential is lower than the reference voltage, the first drive control circuit The rectifier according to any one of claims 1 to 3, wherein the MOSFET is turned on. 上記検出回路は、上記ダイオードのアノードとアノード電位検出点との間に抵抗あるいは定電圧手段を挿入したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の整流装置。   The rectifier according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection circuit includes a resistor or a constant voltage means between an anode of the diode and an anode potential detection point. 上記第1のMOSFETは、ソース・ドレイン間に寄生ダイオードが内蔵されたパワーMOSFETであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の整流装置。   The rectifier according to any one of claims 1 to 3, wherein the first MOSFET is a power MOSFET in which a parasitic diode is built in between a source and a drain. 上記第1のMOSFETには、シリコンカーバイト、ガリウムナイトライド、ダイヤモンド等のワイドギャップ半導体が用いられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の整流装置。   The rectifier according to any one of claims 1 to 3, wherein a wide gap semiconductor such as silicon carbide, gallium nitride, or diamond is used for the first MOSFET. 上記電源回路は、上記2端子間に印加される逆極性電圧を第1のダイオードを介して充電する第1のコンデンサ、および上記2端子間に印加される正極性電圧を第2のダイオードを介して充電する第2のコンデンサを備え、上記第1の電圧調整回路は上記第1のコンデンサの電圧から上記制御電圧を生成し、上記第2の電圧調整回路は上記第2のコンデンサの電圧から上記制御電圧を生成することを特徴とする請求項3記載の整流装置。   The power supply circuit includes a first capacitor that charges a reverse polarity voltage applied between the two terminals via a first diode, and a positive voltage applied between the two terminals via a second diode. And the second voltage regulator circuit generates the control voltage from the voltage of the first capacitor, and the second voltage regulator circuit generates the control voltage from the voltage of the second capacitor. The rectifier according to claim 3, wherein a control voltage is generated. 上記第1、第2のコンデンサの各電圧を検出する手段を備え、上記第1、第2の電圧調整回路は、検出された上記各電圧に応じて動作することを特徴とする請求項8に記載の整流装置。   9. The apparatus according to claim 8, further comprising means for detecting each voltage of the first and second capacitors, wherein the first and second voltage adjusting circuits operate in accordance with the detected voltages. The rectifier of description. 上記電源回路は、上記第1の駆動制御回路から出力される上記駆動信号に基づいて、上記第1のMOSFETがオフ状態の時に上記第1の電圧調整回路を動作させ、上記第1のMOSFETがオン状態の時に上記第2の電圧調整回路を動作させることを特徴とする請求項3に記載の整流装置。   The power supply circuit operates the first voltage adjustment circuit when the first MOSFET is in an off state based on the drive signal output from the first drive control circuit, and the first MOSFET 4. The rectifier according to claim 3, wherein the second voltage regulator circuit is operated in an ON state. 5. 上記第1、第2の電圧調整回路は、上記2端子間の電圧を入力電圧として動作するもので、該入力電圧を検出する手段を備え、該検出電圧に応じて上記第1、第2の電圧調整回路を交互に動作させることを特徴とする請求項3に記載の整流装置。   The first and second voltage adjusting circuits operate using the voltage between the two terminals as an input voltage, and include means for detecting the input voltage, and the first and second voltage adjusting circuits are provided according to the detected voltage. The rectifier according to claim 3, wherein the voltage adjustment circuit is operated alternately. 上記基準電圧は、上記ダイオードの順方向電圧から上記第1のMOSFETのドレイン・ソース間のオン電圧を減算した電圧値と、上記ダイオードの順方向電圧に上記第1のMOSFETのドレイン・ソース間のオン電圧を加算した電圧値との間に設定されることを特徴とする請求項4に記載の整流装置。   The reference voltage includes a voltage value obtained by subtracting an on-voltage between the drain and source of the first MOSFET from a forward voltage of the diode, and a drain voltage between the drain and source of the first MOSFET to a forward voltage of the diode. The rectifier according to claim 4, wherein the rectifier is set between a voltage value obtained by adding an on-voltage. 上記ダイオードの温度を検出するセンサを備え、検出された温度に応じて上記基準電圧が調整されることを特徴とする請求項4に記載の整流装置。   The rectifier according to claim 4, further comprising a sensor that detects a temperature of the diode, wherein the reference voltage is adjusted according to the detected temperature. 上記基準電圧にヒステリシス幅を設け、上記第1のMOSFETをオフからオンにする際とオンからオフにする際とで、上記基準電圧を変化させることを特徴とする請求項4に記載の整流装置。   5. The rectifier according to claim 4, wherein a hysteresis width is provided in the reference voltage, and the reference voltage is changed between when the first MOSFET is turned on and when the first MOSFET is turned on. . 上記2端子間で、上記第1のMOSFETに直列に接続される1あるいは複数の第2のMOSFET、上記第1のMOSFETに並列に接続される1あるいは複数の第3のMOSFETの一方あるいは双方を有したオン電圧調整回路と、
上記電源回路からの上記制御電圧を用いて上記オン電圧調整回路内の上記第2、第3のMOSFETのゲート電極に駆動信号を出力する第2の駆動制御回路とを備え、
該第2の駆動制御回路は、上記第1のMOSFETおよび上記オン電圧調整回路内の第2、第3のMOSFETの内、オンさせるMOSFETの組み合わせを、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位に応じて、上記2端子間のオン抵抗が低減されるように選択して、上記駆動信号を出力することを特徴とする請求項4に記載の整流装置。
One or both of one or a plurality of second MOSFETs connected in series to the first MOSFET and one or a plurality of third MOSFETs connected in parallel to the first MOSFET are connected between the two terminals. An on-voltage adjusting circuit,
A second drive control circuit for outputting a drive signal to the gate electrodes of the second and third MOSFETs in the on-voltage adjusting circuit using the control voltage from the power supply circuit;
The second drive control circuit includes: an anode of the diode that is detected by the detection circuit of a combination of MOSFETs to be turned on from the first MOSFET and the second and third MOSFETs in the on-voltage adjusting circuit; 5. The rectifier according to claim 4, wherein the drive signal is output by selecting so as to reduce an on-resistance between the two terminals in accordance with a potential.
上記第2の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位に応じて、上記第1のMOSFETの駆動信号を制限する信号を上記第1の駆動制御回路に対して出力することを特徴とする請求項15に記載の整流装置。   The second drive control circuit outputs a signal for limiting the drive signal of the first MOSFET to the first drive control circuit in accordance with the anode potential of the diode detected by the detection circuit. The rectifier according to claim 15. 上記第2のMOSFETと並列にシャント抵抗を接続したことを特徴とする請求項15または16に記載の整流装置。   17. The rectifier according to claim 15, wherein a shunt resistor is connected in parallel with the second MOSFET. アノードを上記陽極端子に接続し、カソードを上記陰極端子に接続するダイオードを上記2端子間に備えたことを特徴とする請求項15または16に記載の整流装置。   The rectifier according to claim 15 or 16, further comprising a diode between the two terminals, the anode being connected to the anode terminal and the cathode being connected to the cathode terminal. ドレイン電極を上記陽極端子に接続しソース電極を上記第1のMOSFETのソース電極に接続した異常時遮断用MOSFETと、上記電源回路からの上記制御電圧を用いて上記異常時遮断用MOSFETのゲート電極に駆動信号を出力する第3の駆動制御回路とを備え、
該第3の駆動制御回路は、電流電圧異常を検出して、上記異常時遮断用MOSFETをオフさせて上記2端子間の電流を遮断することを特徴とする請求項4に記載の整流装置。
An abnormal cutoff MOSFET having a drain electrode connected to the anode terminal and a source electrode connected to the source electrode of the first MOSFET, and a gate electrode of the abnormal cutoff MOSFET using the control voltage from the power supply circuit And a third drive control circuit for outputting a drive signal to
5. The rectifier according to claim 4, wherein the third drive control circuit detects a current-voltage abnormality and turns off the abnormal-time cutoff MOSFET to cut off a current between the two terminals. 6.
上記陽極端子と上記電源回路との間にダイオードを備え、上記異常時遮断用MOSFETがオフ状態の時に、上記2端子間に印加される正極性電圧が上記ダイオードを介して上記電源回路に充電されることを特徴とする請求項19に記載の整流装置。   A diode is provided between the anode terminal and the power supply circuit, and a positive voltage applied between the two terminals is charged to the power supply circuit via the diode when the abnormal-time cutoff MOSFET is in an OFF state. The rectifier according to claim 19. 上記第3の駆動制御回路は、設定された基準値と比較することで電流電圧異常を検出し、上記整流装置は、上記基準値を外部から設定および変更する手段を備えることを特徴とする請求項19に記載の整流装置。   The third drive control circuit detects a current-voltage abnormality by comparing with a set reference value, and the rectifier includes means for setting and changing the reference value from the outside. Item 20. The rectifier according to Item 19. 上記第3の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位に基づいて上記電流電圧異常である過電流を検出することを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の整流装置。   The third drive control circuit detects an overcurrent which is the current voltage abnormality based on an anode potential of the diode detected by the detection circuit. The rectifier described in 1. 上記第3の駆動制御回路は、外部信号を受信する手段を備え、受信した該外部信号により上記電流電圧異常を検出することを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の整流装置。   The rectification according to any one of claims 19 to 21, wherein the third drive control circuit includes means for receiving an external signal, and detects the current voltage abnormality based on the received external signal. apparatus. 上記異常時遮断用MOSFETがオフ状態の時、外部に異常を報知する手段を備えたことを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の整流装置。   The rectifier according to any one of claims 19 to 21, further comprising means for notifying the outside of the abnormality when the abnormal-time cutoff MOSFET is in an off state. 上記第3の駆動制御回路は、上記異常時遮断用MOSFETを制御して上記2端子間の電流の導通/遮断状態を切り替える際、所定の過渡期間を設け、上記2端子間の電流値を徐々に変化させることを特徴とする請求項19〜21のいずれか1項に記載の整流装置。   The third drive control circuit provides a predetermined transition period when controlling the abnormal cutoff MOSFET to switch the conduction / cutoff state of the current between the two terminals, and gradually changes the current value between the two terminals. The rectifying device according to any one of claims 19 to 21, wherein the rectifying device is changed. 上記所定の過渡期間のみ上記2端子間の電流を制限する電流制限回路を設け、上記第3の駆動制御回路は、上記所定の過渡期間において上記異常時遮断用MOSFETの通電率を徐々に変化させることで上記2端子間の電流値を徐々に変化させることを特徴とする請求項25に記載の整流装置。   A current limiting circuit that limits the current between the two terminals only during the predetermined transition period is provided, and the third drive control circuit gradually changes the current supply rate of the abnormal-time cutoff MOSFET during the predetermined transition period. 26. The rectifier according to claim 25, wherein the current value between the two terminals is gradually changed. 上記第3の駆動制御回路は、上記所定の過渡期間において、上記異常時遮断用MOSFETへの上記駆動信号の電圧を徐々に変化させることで上記2端子間の電流値を徐々に変化させることを特徴とする請求項25に記載の整流装置。   The third drive control circuit gradually changes the current value between the two terminals by gradually changing the voltage of the drive signal to the abnormal-time cutoff MOSFET during the predetermined transition period. 26. A rectifier according to claim 25, characterized in that: 太陽光パネルを1以上用いて発電する太陽光発電システムにおいて、
上記各太陽光パネルは、
直列接続された複数の太陽光発電セルと、
外部端子を陽極端子と陰極端子との2端子として、上記各太陽光発電セルにそれぞれ並列に接続される整流装置とを備え、
上記各整流装置は、
上記2端子間に、ソース電極を上記陽極端子側にして接続された第1のMOSFETと、
上記2端子間に印加される電圧から所定の制御電圧を生成して出力する電源回路と、
上記電源回路からの制御電圧を用いて上記第1のMOSFETのゲート電極に駆動信号を出力する第1の駆動制御回路と、
上記電源回路の出力に接続された電流制限用抵抗、およびアノードを該電流制限用抵抗に接続しカソードを上記陰極端子に接続したダイオードを有し、該ダイオードのアノード電位を検出する検出回路とを備え、
上記第1の駆動制御回路は、上記検出回路に検出された上記ダイオードのアノード電位から、接続された上記太陽光発電セルの異常を検出し、上記第1のMOSFETをオンさせて、該整流装置により該太陽光発電セルをバイパスすることを特徴とする太陽光発電システム。
In a solar power generation system that generates power using one or more solar panels,
Each of the above solar panels
A plurality of photovoltaic cells connected in series;
A rectifier connected in parallel to each of the photovoltaic power generation cells, with the external terminal as two terminals of an anode terminal and a cathode terminal,
Each of the above rectifiers is
A first MOSFET connected between the two terminals with the source electrode on the anode terminal side;
A power supply circuit that generates and outputs a predetermined control voltage from the voltage applied between the two terminals;
A first drive control circuit that outputs a drive signal to the gate electrode of the first MOSFET using a control voltage from the power supply circuit;
A current limiting resistor connected to the output of the power supply circuit; and a detection circuit for detecting an anode potential of the diode, having a diode having an anode connected to the current limiting resistor and a cathode connected to the cathode terminal. Prepared,
The first drive control circuit detects an abnormality of the connected photovoltaic power generation cell from the anode potential of the diode detected by the detection circuit, turns on the first MOSFET, and the rectifier A photovoltaic power generation system characterized in that the photovoltaic power generation cell is bypassed.
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