超高压无电感稳压芯片结合可控硅的集成模块的制作方法

本实用新型涉及一种集成模块，特别是指一种超高压无电感稳压芯片结合可控硅的集成模块。

背景技术：

按，传统电路设计将交流电源转成直流电源时，往往采用的方式如下：

a.变压器降压方式：

优点：成本高，无EMI/EMC问题，取出电流大。

缺点：重量重，体积大，效率低，矽钢片发热不符合欧盟ERP标准。

b.开关式电源降压方式：

优点：体积小重量轻，效率高，取出电流大。

缺点：有EMI/EMC问题，成本适中，周边元器件多，MOS管发热。

c.电阻式降压方式：

优点：体积小重量轻，无EMI/EMC问题，成本低。

缺点：效率低，取出电流小，电阻发烫严重，不符合欧盟ERP标准。

d.阻容式降压方式:

优点：重量轻，无EMI/EMC问题，成本适中。

缺点：体积大，效率低，电容寿命易老化及受温度影响，不符合欧盟ERP标准，限流电阻易击穿燃烧烧毁。

而上述将交流电源转成直流电源之方式中，又以阻容式降压方式为目前最常采用的方式，请参阅图1所示，即为以阻容式降压做为可控硅电源的电路图，该电路的输入端包括有一交流电源1，该交流电源1与一电阻2及一电容3形成串并联，使交流电源1藉由该电容3及电阻2而限制其最大电流，另外再连接二个二极体4所构成的整流电路，将交流电流整流为直流电流，再藉由一齐纳二极体5 及一电解电容6，输出一稳压的直流电源，作为多数个可控硅7之闸极直流触发信号的电流，由于该电容3体积大，故造成组装上的困扰，加上电容容易老化，故有使用寿命的限制，至于电阻2则有被击穿烧毁的可能，有鉴与此，本案实用新型人在观察到上述缺点后，认为习知阻容式降压方式是有再改良的必要，而本实用新型随之产生。

技术实现要素：

本实用新型之主要目的系在提供一种超高压无电感稳压芯片结合可控硅的集成模块，综合上述各种降压方式之缺点，将交流电取出直流电时，设计一款体积小、取出电流适中、无EMI/EMC干扰、不发热、成本低的芯片为首要设计解决目标，再将此芯片结合常用多数个可控硅(TRIAC)成为家电专用的降压驱动集成模块，使本实用新型可提供各种小家电产品、玩具类等所有交流转直流供电用的可控硅开关控制用。

本实用新型的技术解决方案是：超高压无电感稳压芯片结合可控硅的集成模块，至少设有二半波交流电源输出接脚、一工作电压输出接脚、一直流电压输出端、多数个直流触发讯号输入接脚及多数个被控交流电源输出接脚，该集成模块内包括有：

一芯片，该芯片包括有：一内部供电电路单元，其与半波交流电源输入端相连接，其包括有一第一软开关、一恒流源及一启动电路，当芯片上电时，电流经该第一软开关及该恒流源，对芯片外部之储能电容进行充电，当达到启动电路上限参考电压时，该第一软开关即关闭对外部储能电容的充电路径，并提供芯片内部的工作电压；一电容充电电路单元，其与交流电源输入端相连接，其包括有一交流检测钳位电路及一第二软开关，当该交流检测钳位电路检测到低压工作区电位时，即开启该第二软开关，继续对外部的储能电容以低频非连续性脉冲继续充电；

多数个双向可控硅，每一双向可控硅皆具有一主极、一被控主极及一闸极，该等双向可控硅的主极皆与集成模块其中的一半波交流电源输入接脚相接，该等双向可控硅的被控主极分别开发与外部负载端相连接，该等双向可控硅的闸极则分别开放与控制信号输出端相连接。

进一步地，该半波交流电源输入端所输入的半波交流电流为利用一二极体，将全波的交流电流转成半波的交流电流。

进一步地，该电容充电电路单元更包括有一第三软开关，该第三软开关的一端与该第一储能电容相连接，另一端连接有一第二储能电容，该第一储能电容的能量可经由第三软开关释放给第二储能电容，以确保负载端足够能量供应。

进一步地，第一软开关、第二软开关及第三软开关皆为金属氧化物半导体场效电晶体。

进一步地，该芯片还包括有一主动泄放电路单元，该泄放电路单元系与交流电源输入端相连接，它利用主动泄放电路，提供电流源泄放通道，以确保输入能量能在充电期间，对外部储能电容进行充电。

进一步地，该电容充电电路单元在第二软开关处设有一过热保护电路及一欠压过压保护电路。

进一步地，该电容充电电路单元在第三软开关处则设有一欠压过压保护电路及一过电流限制电路。

本实用新型所提供的超高压无电感稳压芯片结合可控硅的集成模块，其有益效果是：由于无需使用电感，且无EMI/EMC问题，故具有高安全性、加工容易、节省成本、维修容易、减少体积等优点，且可在超高宽电压工作，可在电力供应不稳下使用。

附图说明

图1为现有技术中以阻容式降压作为可控硅电源的电路图；

图2为本实用新型的集成模块外观图；

图3为本实用新型的芯片结合可控硅的集成模块电路方块图；

图4为本实用新型芯片内部的电路方块图；

图5为本实用新型的集成模块连接电源及电容之电路图；

图6为本实用新型以电压波形显示其低压工作区的示意图；

图7为本实用新型的集成模块连接负载的使用示意图。

图中所示：1—交流电源，2—电阻，3—电容，4—二极体，5—齐纳二极体，6—电解电容，7—可控硅，100—集成模块，101—半波交流电源输入接脚， 102—工作电压输出接脚，103—直流电压输出接脚，104—直流触发讯号输入接脚，105—被控交流电源输出接脚，10—芯片，11—内部供电电路单元，111—第一软开关，112—恒流源，113—启动电流，12—电容充电电路单元，121—交流检测钳位电流，122—第二软开关，123—第三软开关，124—过热保护电路， 125—欠压过压保护电路，126—欠压过压保护电路，127—过电流限制电路，13 —主动泄放电路单元，20—可控硅，200—交流电流，201—二极体，300—第一储能电容，400—第二储能电容，500—电扇，501—风扇马达，502—摆动马达。

具体实施方式

为比较直观、完整地理解本实用新型的技术方案，现就结合本实用新型附图进行非限制性的特征说明如下：

如图2所示，其为本实用新型的集成模块外观图，该集成模块100设有二半波交流电源输入接脚101、一工作电压输出接脚102、直流电压输出接脚103、多数个直流触发讯号输入接脚104及多数个被控交流电源输出接脚105，另如图 3所示，其为本实用新型之芯片结合可控硅的集成模块电路图，该集成模块100 内包含由一芯片10及多数个双向可控硅20所结合而成的电路；其中：

该芯片10，如图4所示，为本实用新型芯片内部之电路方块图，该芯片10 进一步包含有：

一内部供电电路单元11，其输入端与半波交流电源输入接脚101相连接，而其输出端与工作电压输出接脚102相连接，其包含有一第一软开关111、一恒流源112及一启动电流113，该第一软开关111为金属氧化物半导体场效电晶体 (MOSFET)，可提供芯片10内部的工作电压。

一电容充电电路单元12，其与半波交流电源输入接脚101相连接，其包含有一交流检测钳位电路121及一第二软开关122，该第二软开关121亦为金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)，当该交流检测钳位电路121检测到低压工作区电位时，即开启该第二软开关122，该电容充电电路单元12更包含有一第三软开关123，该第三软开关123为金属氧化物半导体场效电晶体(MOSFET)，该第三软开关123的一端系与该第二软开关122相接，另一端则直流电压输出接脚 103相接，另该电容充充电电路单元12之第二软开关122处设有一过热保护电路124及一欠压过压保护电路125，该电容充电电路单元12的第三软开关123 处设有一欠压过压保护电路126及一过电流限制电路127，从而保护该电容充电电路单元12。

一主动泄放电路单元13，主动泄放电路单元13与半波交流电源输入接脚 101相连接，由于芯片10输入端对地存在有寄生电容，会导致输入端电压过高，所以，利用该主动泄放电路13提供电流源泄放通道，以确保输入能量能在充电期间，对外部储能电容进行充电。

该等双向可控硅20的每一双向可控硅20具有一主极21、一被控主极22及一闸极23，该等双向可控硅20的主极21皆与集成模块100其中的一半波交流电源输入接脚101相接，该等双向可控硅20的被控主极22则分别与集成模块 100的被控交流电源输出接脚105相连接，该等双向可控硅20的闸极23则分别与集成模块100的直流触发讯号输入接脚104相连接。

当本实用新型做为交流电源转成直流电源之用途时，将本实用新型集成模块100的半波交流电源输入接脚101连接于半波输出之一交流电流200上，在本实施例中，该交流电源输入端所输入的半波交流电流利用一二极体201，将原本全波的交流电流200整流成同相的正相脉波电流，集成模块100的工作电压输出接脚102并联一第一储能电容300，该直流电压输出接脚103并联一第二储能电容400，其中该第一储能电容300及第二储能电容400皆为一电解电容，藉此，如图5所示，其为本实用新型以电压波形显示其低压工作区的示意图，当该集成模块100上电时，电流经该第一软开关111及该恒流源112，可对该第一储能电容300进行充电，当达到启动电路113上限参考电压，该第一软开关111 即关闭对第一储能电容300的充电路径，并提供芯片10内部的工作电压，而当该交流检测钳位电路121检测到低压工作区电位时，即开启该第二软开关122，继续对该第一储能电容300以低频非连续性脉波继续充电，且该第一储能电容 300的能量可经由第三软开关123再释放给第二储能电容400，而该第二储能电容400之电压即为电源输出端所获得的电压，以确保负载端获得足夠能量供应。

当本实用新型之芯片结合可控硅之集成模块欲使用于控制负载时，如图7 所示，其为本实用新型的集成模块连接负载的使用示意图，该集成模块10连接有一负载，该负载为一电扇500，该电扇500包含一风扇马达501及一摆动马达 502，该风扇马达501及摆动马达502的电源线路一端与交流电源相接，另一端则分别连接至该集成模块10之被控交流电源输出接脚105上，另该电扇500之风扇马达501及摆动马达502之开关及转速控制线路则分别连接至该集成模块 100之讯号输入接脚104，藉此，该电扇500之风扇马达501及摆动马达502即可藉由该集成模块10的直流触发讯号输入接脚104所获得的讯号，而送至可控硅20的闸极端23，进而使可控硅20导通或关闭，达到控制风扇马达501及摆动马达502之效果。

再实用新型的特征及其可达成的预期功效陈述如下：

1.本实用新型利用外部半波整流二极管，将交流电整流成同相之脉波电流，在每个同相脉波里，只在极短时间及低压区内实施供电工作，以及利用芯片内部对交流电同步零位检测钳位在低压处实施与交流电低频同步振荡供电，再利用芯片内低频非连续性脉冲动态的对外部储能电容进行动态充电，以保持恒定电压及电流供电能力。

2.由于本实用新型利用外部半波整流二极管，将交流电整流成同相的脉波电流，在每个同相脉波里，只在极短时间及低压区内实施供电工作，故本实用新型可在超高宽电压之电源下工作，故可适应不同之电压，或者电力不稳之电压，故可解决电力供应不稳之国家使用。

3.由于本实用新型并非使用开关式电源降压方式，且无需电感，故不仅无 EMI/EMC干扰的问题，且具有高安全性、加工容易、节省成本、维修容易、减少体积等优点。

4.本实用新型将芯片结合多数个可控硅，成为家电专用的降压驱动集成模块，故具有体积小、成本低、适用范围大等优点。

当然，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，非因此即局限本实用新型的专利范围，凡运用本实用新型说明书及图式内容所为之简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本实用新型的专利保护范围之内。