具有辅助电压输出的整流器的制造方法_3

文档序号:9618295阅读:来源:国知局
负辅助电压AUX。
[0035]在图7中示出的示例中,在输入路径AC1、AC2处花费输入电压的两个半波来将电容器C充电直到对应的常开晶体管Q3、Q4的夹断电压。但是这仅是示例,并且取决于电容器C的值、从电容器C流动到所连接的负载的电流和对应的常开晶体管Q3、Q4的导通状态电阻,该导通状态电阻可能在如下时间期间变化,该时间取决于可以具有负极性的、常开晶体管Q3、Q4的实际栅极-源极电压。结果,在输入电压的第一半波或者在稍后的时间(例如,在输入电压的第二半波、第三半波或随后的半波中的一个期间)期间,在输出路径AUX处的电压可能已经达到常开晶体管Q3、Q5的夹断电压。作为一个可能性,输出路径AUX处的电压可以仅暂时地或从不达到常开晶体管Q3、Q5的夹断电压。
[0036]在提供辅助电压的电路中,仅在输入路径AC1、AC2处的电压处于与辅助输出路径AUX处的电压相同的范围中时对电容器C充电,并且因此在将电荷供给到电容器C的同时没有重大的损失发生。当输入电压AC1、AC2比在辅助输出路径处的电压实质地更高时,由晶体管Q3、Q4阻断AUX电流流动。
[0037]为了使辅助输出电压平滑,电容器C可以被连接在辅助输出路径AUX和地G之间,输出路径DC1也被连接到的地G。可以例如通过使用与电容器C并联的齐纳二极管或雪崩二极管来限制电容器C处的电压。替换地或附加地,附加的开关可以位于电容器C的一个引脚与二极管DA1和DA2的阴极之间,该附加的开关只要电容器C处的最大电压不被超过就仅为导通。在本示例中,利用二极管DA1和DA2的阴极将二极管DA1和DA2连接到辅助输出路径AUX,然而,在其它电路结构的情况下,各阳极阴极也可以被连接到辅助输出路径。
[0038]辅助电压可以被供给到电路1C,电路1C可以是控制电路、备用电路、启动电路、过零检测器或当桥式整流器块BRB2作为整体并非为有源时需要被利用电力进行供给的任何其它电路。当仅存在小的电压差时,辅助电压仅被连接到输入路径AC1、AC2处的电压,从而可以实现低欧姆连接。这与电力应用中的常规的备用或启动供给(其中,从输入电压流动到辅助电压的电流需要被多于10kQ、有时甚至多于100kQ的范围内的相当高的欧姆电阻器限制,从而电流被限制到几mA直到例如10mA)相反。对于电容器C而言,花费相对长的时间来变为被由辅助电压充分地充电。相反地,通过仅在其间输入电压比辅助电压仅稍微更高的时间对电容器C充电,该连接可以被实现为低欧姆,因此导致在多于10mA、几十mA、100mA或者甚至更多的范围中的充电电流,因此把在启动时的时间延迟减少到在电力应用中的常规的方法的近似1/10。与常规的启动或备用供给相反,以比在辅助输出AUX处的电压仅略微更高的输入电压对电容器C进行充电不引起重大的损失,从而辅助路径处的电压不仅可以被用于启动和备用供给,而且还可以被用于诸如控制电路等的辅助负载的规则操作。在该情况下,不要求诸如变压器或高电压电容器的对于对辅助负载(例如,控制电路)进行供给通常所需要的附加的电路。
[0039]可选的电容器C1和C2可以被连接在辅助输出节点AN1、AN2和地G之间,以允许当相应的晶体管Q1或Q2的漏极源极电压增加时,被存储在这些电容器中的附加的电荷被放电到辅助输出路径AUX。当来自交流电压源V的输入AC电压和出现在辅助输出路径AUX上的辅助电压之间的差小时,(低电压)电容器C1和C2的电荷可以建立近似为辅助电压的电压,从而电压损失是可忽略的。换言之,电容器C1和C2可以减少经由二极管DA1或DA2到电容器C的电流流动可以具有的、在Q1或Q2的栅极上的反馈。由于它们主要被意图用来抑制噪声、暂态和干扰并且将另外地减小该电路的效率,因此电容器C1和C2可以仅具有更少的电容。
[0040]电路1C可以要求关于来自交流电压源V的当前输入AC电压的信息,例如,输入AC电压超过第一阈值还是下降到第二阈值之下。为了提供这样的信息,两个电压检测晶体管(在本情况中,两个电压检测晶体管是常关η沟道场效应晶体管QD1和QD2)被连接在辅助输出节点ΑΝ1、ΑΝ2之间并且控制路径CTR被连接到电路1C的对应的输入。例如,上拉电阻器R被连接在控制路径CTR和辅助输出路径AUX之间。控制路径CTR进一步与晶体管QD1和QD2的漏极线耦合,晶体管QD1和QD2的源极线被连接到地G (S卩,输出路径DC1)。晶体管QD1的栅极线被连接到辅助输出节点ΑΝ1,并且晶体管QD2的栅极线被连接到辅助输出节点 ΑΝ2。
[0041]当晶体管Q1的栅极线处的电压超过晶体管QD1的接通电压时,晶体管QD1被接通到导电状态。然后,连接晶体管QD1、QD2的漏极线和电阻器R的节点处的电压下降到输出路径DC1 (地G)的水平。控制路径CTR处的电压水平(电势)下降到几乎0V,从而跟随电压过零的电压增加能够被检测到。可以例如利用齐纳二极管、雪崩二极管和/或附加的电阻器,将用于过零检测的阈值水平偏移到想要的水平。
[0042]代替在图6中示出的示例,利用检测晶体管QD1、QD2,不同的方法可以被用于过零检测。例如,晶体管QD1、QD2两者可以被供给有分离的上拉电阻器R,并且晶体管QD1、QD2的分离的漏极信号可以经由两个控制路径CTR而被分离地馈送到电路1C中,不仅递送关于过零的信息而且还递送关于输入路径AC1、AC2中的哪个具有正电压的信息。在替换的示例中,在分离的漏极节点的情况下,该上拉电阻器R或多个上拉电阻器可以被省略,造成经由控制路径CRT处的电压到地G的下拉而可以被用于过零检测的所谓的开放漏极晶体管。提供辅助电压的电路可以进一步被配置并且被适配以提供附加的功能(诸如在小的电力损失的情况下提供具有不同的电压(更高、更低、正的、负的)的很多个辅助路径)并且允许过零电压检测。
[0043]如图8中示出的那样,常开η沟道场效应晶体管QD3和QD4可以替换地被用作电压检测晶体管,代替在图3中示出的整流器中采用的常关η沟道场效应晶体管QD1和QD2。控制路径CTR与晶体管QD3和QD4的漏极线耦合,晶体管QD3和QD4的栅极线被连接到地G(即,输出路径DC1)。晶体管QD3的源极线被连接到辅助输出节点ΑΝ1,并且晶体管QD2的源极线被连接到辅助输出节点ΑΝ2。
[0044]替换地,与相应地被适配的电路结构连接的其它类型的晶体管可以被用作检测晶体管。更进一步地,很多个串联或并联连接的晶体管可以被用作检测晶体管,即,代替晶体管QD1-QD4。代替晶体管,二极管DA3和DA4可以被用于如图9中示出的那样的电压检测。二极管DA3和DA4可以被连接在控制路径CTR和辅助输出节点ΑΝ1、ΑΝ2之间。如果仅检测每个第二过零是充分的,则可以采用晶体管QD1-QD4中的仅一个。可以使用桥式整流器电路BRB1,代替如图9中示出的那样的整流器电路BRB2。在整流路径C和D中,替换地或附加地,可以使用进一步的并联或串联连接的二极管(未示出)。更进一步地,在一些或所有的开关路径中,如下面与图10有关地描述的那样,可以使用每路径多于两个晶体管。
[0045]参照图10,图10示出替换的桥式整流电路BRB3,通过将另一常开场效应晶体管Q9和Q10添加到开关整流路径(开关模式整流路径)中的每个以增加整流路径Α和Β中的每个中的阻断能力,可以增强图1中示出的全波整流器BRB1。特别是,晶体管Q9的源极-漏极路径被连接在晶体管Q3的漏极线和输入路径AC1之间。晶体管Q9的栅极线被连接到晶体管Q3的源极线。晶体管Q10的源极-漏极路径被连接在晶体管Q4的漏极线和输入路径AC2之间。晶体管Q10的栅极线被连接到晶体管Q4的源极线。在图10中示出的每个整流路径C和D中,二极管D5、D6被连接在输入路径AC1、AC2和DC2之间,因此仅在整流路径A和B中建立pn结阈值的旁路,从而在整流路径C和D中可以省略开关元件。
[0046]作为替换(未示出),代替单个二极管D5、D6,以更高的导通损失的代价,可以使用两个或更多个二极管的串联连接以较之单个二极管增加整流路径C和D中的每个中的阻断能力。
[0047]注意的是,取决于应用,在上面描述的示例中,所有桥式整流器BRBUBRB2和BRB3是可互换的。更进一步地,路径A、B能够与在此描述的任何路径C、D组合并且与许多其它常规的整流路径组合。
[0048]在图6、图8和图9中示出的示例中,从辅助节点AN1和AN2两者对称地设计零电压检测和/或对电容器C的辅助供给。作为替换,仅经由辅助节点AN1和AN2中的一个,可以实现零电压检测和/或对电容器C的辅助供给中的至少一个,例如,电容器C经由整流元件DA1而被连接到辅助节点AN1,并且控制路径CTR经由整流元件DA4或开关元件QD2或QD4而被连接到辅助节点AN2。
[0049]与欧姆负载或随后的降压和/或升压转换器(诸如功率因数控制器)相关地,上面描述的全波整流器可以是可应用的。例如,在功率因数控制器中,由降压/升压二极管将中间级电容器与输入(全波)整流器和电感器去耦合,从而不存在从中间级电容器流动到输入(例如,电力网)的反转电流,其将另外地是当直接应用电容式负载时的情况。
[0050]上面描述的全波整流器具有带有级联电路的类似桥的结构,级联电路的负载路径形成整流路径。共享同一输入路径的级联电路和/或共享地(与输出路径中的一个对应)的级联电路可以经由级联电路输入和级联电路的中间输出而与彼此交叉耦合。级联电路可以采用仅单个导电类型的晶体管或两种导电类型的晶体管,例如,仅P沟道晶体管、仅η沟道晶体管或这两者。由于晶体管在级联电路中的功能的原因,级联中的晶体管可以是常开类型的或常关类型的。例如,常开晶体管可以被用于增加耐电压
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