高电压抑制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是与高电压抑制装置有关；特别是指一种适用于行动载具的发电机高电压抑制装置。
【背景技术】
[0002]近年来，行动载具的发电机输出电流有越来越大的趋势，传统上的P-N接面二极管的整流器，已无法负荷如此的电流强度。
[0003]目前，由于金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)除了有可快速开/关的特性之夕卜，更具有较低的顺向偏压，因此可大幅减少热能的产生。举例来说，当导通电阻Rds(on)为ΙπιΩ的MOSFET流过100Α的电流时，其压降仅有0.1V，相较于传统上的二极管会有1.0V的压降来看，光是热能的产生就降低了 90%。因此，使用MOSFET整流器的发电机除了有热消耗较低而有省能源的优点之外，更可缩减发电机内部的散热元件的配置，使发电机的重量减轻，让行动载具更加省油。
[0004]然而，当发电机应用于配备有启停系统(Start-stop system)的微混(MircoHybrid)动力车时，通常会面临负载突降(Load Dump)状况而产生突涌电压(SurgeVoltage)，此时，如何将突涌电压有效地吸收，防止电子装置受突涌电压的冲击而损坏，为当前的一大课题。
[0005]传统上以MOSFET整流器抑制突涌电压的做法为，当突涌电压发生时，立即停止发电，并导通多个MOSFET以将突涌电压的能量转换为热能的形式消耗。然而，由于突涌电压的高电压与高能量特性，将会于MOSFET流过极大的电流，即使欲通过导通多个MOSFET以使电流分流，但实际上，电流及热量都将集中在某一相的单一 MOSFET中，而无法有效地平均分摊并吸收突涌电压的能量。因此，必须要采用大功率、大尺寸的芯片与热容量大的材料与结构来制作散热片来作为传统上的解决方案。但此一方法不但效果不彰，在此设计下的MOSFET的成本也相对的较高而不符经济效益。
【实用新型内容】
[0006]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高电压抑制装置，可有效地平均分摊并吸收突涌电压所带来的高热能，而达到抑制高压的目的。
[0007]缘以达成上述目的，本实用新型所提供的高电压抑制装置是与一发电机的一组三相线圈电性连接，该高电压抑制装置包括:三个上臂半导体开关，分别具有一第一端以及一第二端，各该上臂半导体开关的第一端互相电性连接，且其第二端是分别与该三相线圈的各相线圈电性连接；三个下臂半导体开关，分别具有一第一端以及一第二端，各该下臂半导体开关的第一端分别地与所述上臂半导体开关的第二端电性连接，且各该下臂半导体开关的第二端互相电性连接；一控制电路，与所述下臂半导体开关电性连接，该控制电路用以分别输出一 PWM(Pulse Width Modulat1n)信号予所述下臂半导体开关，以控制所述下臂半导体开关依序导通与关闭。
[0008]其中，于控制所述下臂半导体开关依序导通与截止时，于一高电位时间区段，具有两个以上的下臂半导体开关同处于导通区。
[0009]其中，所述上臂半导体开关以及所述下臂半导体开关分别地由金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)所构成。
[0010]所述的高电压抑制装置，还包含有三个具有反向崩溃(reverse breakdown)效应的二极管，所述二极管各具有一正极以及一负极；所述二极管的正极分别与所述下臂半导体开关的第二端电性连接；所述二极管的负极则分别与各该下臂半导体的第一端电性连接。
[0011]所述的高电压抑制装置，还包含有另外三个具有反向崩溃(reverse breakdown)效应的二极管，且分别具有一正极以及一负极，而其正极分别与各该上臂半导体开关的第二端电性连接，其负极分别地与所述上臂半导体开关的第一端电性连接。
[0012]其中，于一低电位时间区段，PWM信号输出低电位信号，而使所述下臂半导体开关同时处于截止区，所述二极管导通。
[0013]所述的高电压抑制装置，其中于一低电位时间区段，PWM信号输出低电位信号，而使所述下臂半导体开关同时处于截止区，所述二极管导通。
[0014]所述的高电压抑制装置，用以接收该三相线圈所输出的一交流电能，并将该交流电能转换后供应予一负载；该高电压抑制装置还包含有一侦测电路，该侦测电路一侧与该三相线圈连接或是与该负载连接，另一侧则与该控制电路连接，当该侦测电路侦测到该三相线圈所输出的电压或该负载所接收的电压超过一默认值时，该侦测电路输出一信号予该控制电路，以控制该控制电路输出该PWM信号予所述下臂半导体开关，以控制所述下臂半导体开关依序导通与关闭。
[0015]本实用新型再提供一种高电压抑制装置，是与一发电机的一组三相线圈电性连接，该高电压抑制装置包括三个上臂半导体开关、三个下臂半导体开关以及至少三个反向崩溃(reverse breakdown)效应的二极管。所述上臂半导体开关分别具有一第一端以及一第二端，所述上臂半导体开关的第一端互相电性连接，且其第二端是分别与该三相线圈的各相线圈电性连接；所述下臂半导体开关分别具有一第一端以及一第二端，所述下臂半导体开关的第一端分别地与所述上臂半导体开关的第二端电性连接，且所述下臂半导体开关的第二端互相电性连接；所述二极管分别地与所述上臂半导体开关并联、或是分别地与所述下臂半导体开关并联；其中，所述上臂半导体开关以及所述下臂半导体开关分别地由金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)所构成。
[0016]其中，所述二极管是分别与所述上臂半导体开关并联，且分别地与所述下臂半导体开关串联。
[0017]其中，所述二极管是分别与所述下臂半导体开关并联，且分别地与所述上臂半导体开关串联。
[0018]其中，该至少三个反向崩渍效应的二极管的数量为六个，且分别地与所述上臂半导体开关以及所述下臂半导体开关并联。
[0019]本实用新型的效果在于利用PWM信号控制各个半导体开关的时序，以有效地分摊与吸收突涌电压所产生的能量。
【附图说明】
[0020]为能更清楚地说明本实用新型，以下结合较佳实施例并配合附图详细说明如后，其中:
[0021]图1是本实用新型一较佳实施例高电压抑制装置的电路结构图。
[0022]图2是本实用新型上述较佳实施例，揭示其中两相线圈导通时的电流路径。
[0023]图3是本实用新型上述较佳实施例，揭示其中两相线圈导通时的电流路径。
[0024]图4是本实用新型上述较佳实施例的PWM信号的波形时序图。
[0025]图5是本实用新型上述较佳实施例额外增加三个二极管分别与上臂半导体开关并联。
[0026]图6是本实用新型另一较佳实施例，揭露整流电路仅使用上臂与下臂半导体开关。
[0027]图7是本实用新型上述较佳实施例的PWM信号的波形时序图。
【具体实施方式】
[0028]请参图1所示，本实用新型一较佳实施例的高电压抑制装置，电性连接于发电机的一组三相线圈10以及一负载Z之间，其中于本实施例中，该负载Z为电池，特别是指行动载具所装置的电瓶。该高电压抑制装置包括有一整流电路20、一控制电路30以及一侦测电路40。
[0029]该三相线圈10可为Y型接法或是Λ型接法的三相线圈，用以产生交流电能，例如:输出一弦波电压。而于本实施例中是以Y型接法的三相线圈10为例。
[0030]该整流电路20包含有三个上臂半导体开关22a_22c、三个下臂半导体开关24a-24c以及三个具有反向崩溃效应的二极管26。其中，所述上臂半导体开关22a_22c与所述下臂半导体开关24a-24c于本实施例中是分别地由金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)所构成；所述二极管26是选用雪崩二极管(Avalanche D1de)为例。
[0031]所述上臂半导体开关22a_22c分别具有一第一端以及一第二端，所述上臂半导体开关22a-22c的第一端(漏极)互相电性连接，而其第二端(源极)是分别与该三相线圈10的各相线圈U、V、W电性连接。
[0032]所述下臂半导体开关24a_24c，分别具有一第一端以及一第二端，所述下臂半导体开关24a-24c的第一端(漏极)分别与各该上臂半导体开关的第二端电性连接，且所述下臂半导体开关的第二端(源极)互相电性连接。
[0033]所述二极管26分别具有一正极以及一负极，所述二极管26的正极分别与各该下臂半导体开关24a-24c的第二端电性连接；所述二极管26的负极则分别地与所述下臂半导体24a-24c的第一端电性连接。该控制电路30分别与所述上臂半导体开关22a_22c以及所述下臂半导体开关24a-24c的栅极电性连接，该控制电路30用以控制所述上臂半导体开关22a-22c保持关闭，并且分别输出一脉冲宽度调变(Pulse Width Modulat1n, PWM)信号予所述下臂半导体开关24a-24c，以控制各该下臂半导体开关依序导通或截止。
[0034]而当三相线圈10输出一弦波电压，请参图2所示，当U相线圈输出负电位而V相线圈输出正电位时，将导通上臂二极管开关22b，以及导通下臂半导体开关24a，使得二极管26除了与下臂半导体开关24b并联之外，更与上臂半导体开关22a串联；反之，当U相线圈输出正电位而V相线圈输出负电位时，如图3所示，导通下臂半导体开关24b，以及导通上臂半导体开关22a，藉以，由该整流电路20将三相线圈所输出的弦波电压进行全波