一种bjt型单相桥式全控整流电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及整流（AC-DC)电路，应用于交流输入、直流输出的电能变换场合， 如：微能量收集系统、新能源发电系统、蓄电池充电系统等，尤其是一种单相桥式全控整流 电路。
【背景技术】
[0002] 整流（AC-DC)电路是一种能将交流电能转换成直流电能的电路，应用十分广泛。 按交流输入相数分类，整流电路可分为单相电路和多相电路；按电路结构分类，整流电路可 分为桥式电路和零式电路；按组成的器件分类，整流电路可分为不可控电路、半控电路和全 控电路。
[0003] 适用于中小功率应用场合的全控型器件主要有M0SFET和BJT。早期，Si材料的 BJT具有较大的驱动损耗、较高的开关损耗、较大的器件动态阻抗等缺点。因此，为了获得低 功耗，中小功率的单相桥式全控整流电路大多采用M0SFET。但是，M0SFET是电压型驱动器 件，与电流型驱动器件BJT相比，M0SFET的驱动电路要比BJT的驱动电路更复杂。尤其在 超低压或高压的工作环境中，M0SFET驱动电路的设计难度相当大。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有M0SFET型单相桥式全控整流电路中M0SFET驱动电路复杂、驱动效 率较低的不足，本实用新型提供一种简化驱动电路、驱动效率较高的BJT型单相桥式全控 整流电路。
[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] -种BJT型单相桥式全控整流电路，所述整流电路包括输入电容Ci、PNP型BJT管 Ql、PNP 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、NPN 型 BJT 管 Q5、输出电容 Co、二 极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和用于通过控制NPN型BJT管Q5的基极电流 实现对PNP型BJT管Q1和PNP型BJT管Q2工作状态的控制的受控电流源Ml，输入电容Ci 的一端同时与单相交流电源vac的正端、二极管D1的阳极、PNP型BJT管Q1的发射极以及 NPN型BJT管Q3的发射极相连，PNP型BJT管Q1的集电极同时与电阻R2的一端、PNP型 BJT管Q2的集电极、输出电容Co的一端、负载Z1的一端以及输出电压vo的正端相连，PNP 型BJT管Q1的基极同时与PNP型BJT管Q2的基极以及电阻R1的一端相连，PNP型BJT管 Q2的发射极同时与NPN型BJT管Q4的发射极、二极管D2的阳极、输入电容Ci的另一端以 及单相交流电源vac的负端相连，NPN型BJT管Q3的集电极同时与NPN型BJT管Q5的发射 极、NPN型BJT管Q4的集电极、输出电容Co的另一端、负载Z1的另一端以及输出电压vo的 负端相连，NPN型BJT管Q5的集电极与电阻R1的另一端相连，NPN型BJT管Q5的基极同时 与电阻R3的一端以及受控电流源Ml的端口 a相连，电阻R3的另一端同时与二极管D1的 阴极以及二极管D2的阴极相连，NPN型BJT管Q3的基极同时与电阻R2的另一端以及NPN 型BJT管Q4的基极相连。
[0007] 进一步，电阻R1两端并联加速电容C1，电阻R2两端并联加速电容C2,电阻R3两 端并联加速电容C3。该优选方案能加速所述BJT型单相桥式全控整流电路的动态特性。
[0008] 更进一步，所述受控电流源Ml包括NPN型BJT管Qal、电阻Ral、电阻Ra2、电阻Ra3 和电容Cal，NPN型BJT管Qal的集电极为受控电流源Ml的端口 a，NPN型BJT管Qal的发 射极同时与电阻Ra3的一端、电容Cal的一端以及输出电压vo的负端相连，NPN型BJT管 Qal的基极同时与电阻Ra2的一端以及电阻Ra3的另一端相连，电阻Ra2的另一端同时与电 阻Ral的一端以及电容Cal的另一端相连，电阻Ral的另一端与二极管D1的阴极相连。所 述BJT型单相桥式全控整流电路具有输入电压过压保护功能。
[0009] 更进一步，所述受控电流源Ml包括NPN型BJT管Qbl、二极管Dbl、电阻Rbl、电阻 Rb2和电容Cbl，负载Z1的一端与输出电压vo的正端相连，负载Z1的另一端同时与二极管 Dbl的阳极以及电阻Rbl的一端相连，NPN型BJT管Qbl的集电极为受控电流源Ml的端口 a，NPN型BJT管Qbl的发射极同时与输出电压vo的负端、电阻Rb2的一端、电容Cbl的一端 以及电阻Rbl的另一端相连，NPN型BJT管Qbl的基极同时与电阻Rb2的另一端、电容Cbl 的另一端以及二极管Dbl的阴极相连。所述BJT型单相桥式全控整流电路具有输出电流限 流保护功能。
[0010] 本实用新型的技术构思为：随着新型半导体材料器件的发展，新材料（如Sic)的 BJT已表现出了较小的驱动损耗、很低的电阻系数、较快的开关速度、较小的温度依赖性、良 好的短路能力以及不存在二次击穿等诸多优点。在中小功率的单相桥式全控整流电路中采 用新材料的BJT，不但可以获得低功耗，而且还可以简单化全控型器件的驱动电路。
[0011] 单相桥式全控整流电路采用BJT，利用BJT工作性能的优点可同时实现电路简单 和高效率。
[0012] 本实用新型的有益效果主要表现在：BJT型单相桥式全控整流电路具有将交流电 能转换成直流电能的能力，电路简单、驱动效率高、适合于多种控制方法。
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型基本的电路结构不意图。
[0014] 图2是本实用新型加速动态特性后的电路结构示意图。
[0015] 图3是本实用新型实施例1的电路图。
[0016] 图4是本实用新型实施例2的电路图。
[0017] 图5是本实用新型实施例1在输出电容Co容值较小时的仿真工作波形图。
[0018] 图6是本实用新型实施例2在输出电容Co容值较小时的仿真工作波形图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0020] 参照图1和图2, 一种BJT型单相桥式全控整流电路，所述整流电路包括输入电容 Ci、PNP 型 BJT 管 Q1、PNP 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、NPN 型 BJT 管 Q5、 输出电容Co、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和用于通过控制NPN型BJT管 Q5的基极电流实现对PNP型BJT管Q1和PNP型BJT管Q2工作状态的控制的受控电流源 M1，输入电容Ci的一端同时与单相交流电源vac的正端、二极管D1的阳极、PNP型BJT管 Q1的发射极以及NPN型BJT管Q3的发射极相连，PNP型BJT管Q1的集电极同时与电阻R2 的一端、PNP型BJT管Q2的集电极、输出电容Co的一端、负载Z1的一端以及输出电压vo 的正端相连，PNP型BJT管Q1的基极同时与PNP型BJT管Q2的基极以及电阻R1的一端相 连，PNP型BJT管Q2的发射极同时与NPN型BJT管Q4的发射极、二极管D2的阳极、输入电 容Ci的另一端以及单相交流电源vac的负端相连，NPN型BJT管Q3的集电极同时与NPN型 BJT管Q5的发射极、NPN型BJT管Q4的集电极、输出电容Co的另一端、负载Z1的另一端以 及输出电压vo的负端相连，NPN型BJT管Q5的集电极与电阻R1的另一端相连，NPN型BJT 管Q5的基极同时与电阻R3的一端以及受控电流源Ml的端口 a相连，电阻R3的另一端同 时与二极管D1的阴极以及二极管D2的阴极相连，NPN型BJT管Q3的基极同时与电阻R2的 另一端以及NPN型BJT管Q4的基极相连。
[0021] 进一步，电阻R1两端并联加速电容C1，电阻R2两端并联加速电容C2,电阻R3两 端并联加速电容C3。该优选方案能加速所述BJT型单相桥式全控整流电路的动态特性。
[0022] 实施例1 :参照图1、图3和图5,本实用新型实施例1具有输入电压过压保护功能， 它由输入电容Ci、PNP型BJT管Ql、PNP型BJT管Q2、NPN型BJT管Q3、NPN型BJT管Q4、 NPN型BJT管Q5、输出电容Co、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、受控电流源 Ml组成。其中，受控电流源Ml又由NPN型BJT管Qal、电阻Ral、电阻Ra2、电阻Ra3、电容 Cal组成。
[0023] 如图3所示，输入电容Ci的一端同时与单相交流电源vac的正端、二极管D1的阳 极、PNP型BJT管Q1的发射极以及NPN型BJT管Q3的发射极相连，PNP型BJT管Q1的集电 极同时与电阻R2的一端、PNP型BJT管Q2的集电极、输出电容Co的一端、负载Z1的一端以 及输出电压vo的正端相连，PNP型BJT管Q1的基极同时与PNP型BJT管Q2的基极以及电 阻R1的一端相连，PNP型BJT管Q2的发射极同时与NPN型BJT管Q4的发射极、二极管D2 的阳极、输入电容Ci的另一端以及单相交流电源vac的负端相连，NPN型BJT管Q3的集电 极同时与NPN型BJT管Q5的发射极、NPN型BJT管Q4的集电极、输出电容Co的另一端、负 载Z1的另一端以及输出电压vo的负端相连，NPN型BJT管Q5的集电极与电阻R1的另一 端相连，NPN型BJT管Q5的基极同时与电阻R3的一端以及受控电流源Ml的端口 a相连， 电阻R3的另一端同时与二极管D1的阴极以及二极管D2的阴极相连，NPN型BJT管Q3的 基极同时与电阻R2的另一端以及NPN型BJT管Q4的基极相连，NPN型BJT管Qal的集电 极为受控电流源Ml的端口 a，NPN型BJT管Qal的发射极同时与电阻Ra3的一端、电容Cal 的一端以及输出电压vo的负端相连，NPN型BJT管Qal的基极同时与电阻Ra2的一端以及 电阻Ra3的另一端相连