具有电压检测的整流器制造技术

公开了具有电压检测的整流器。整流器包括被配置为接收交流输入电压的两个输入路径和被配置为提供直流输出电压的两个输出路径。开关模式整流路径被连接在输入路径中的一个和输出路径中的一个之间并且包括具有可控制的路径的至少两个半导体元件；可控制的路径与彼此串联连接。辅助输出节点被部署在整流路径中的两个半导体元件的可控制的路径之间并且提供辅助节点电压。可控制的输出路径被连接在两个输出路径中的一个的下游并且包括具有可控制的路径的半导体元件，其中，可控制的输出路径的半导体元件的可控制的路径由表示辅助节点电压的信号来控制。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及全波整流器，特别是涉及桥式整流器。
技术介绍
桥式整流器是一个类型的电气电路，其中四个整流路径被连接在两个交流电流(AC)输入路径中的每个和两个直流电流(DC)输出路径中的每个之间以针对任一极性的输入(半波)提供相同极性的输出。整流路径通常包括相当低效率并且显著影响从AC能量到DC能量的电力转换的总体效率的一个或更多个二极管。低效率产生于二极管的正向电压，正向电压可以达到1伏特或更多。由于在桥式整流器的操作期间在任何时间至少两个二极管被串联连接，因而在具有近似地在85和265伏特之间的输入电压的常见的电源电路中，由二极管引起的电压损失可能近似地在1.4和2伏特(V)之间。在各个应用中，桥式整流器被连接在诸如功率因数控制器、有源滤波器或电压调节器的进一步的供给电压处理电路的上游。由于AC的性质和桥式整流器的行为的原因，被供给到随后的供给电压处理电路的电力可能是不稳定的并且在输入电压范围内变化。为了将电子负载从电压保护电路去耦合，可以使用如电容器的能量存储元件。当电力被开启(或关闭)时，在暂态期间或在早期阶段中，电压处理电路的供给的输出电压中的不想要的失真(如电压和/或电流峰)可能发生。当最初被接通时由电气器件抽取的最大瞬时输入电流通常地(commonly)被提及为涌入电流、输入浪涌电流或开启浪涌。由于输入电容的充电电流的原因，电力转换器经常具有比它们的稳定状态电流更高得多的涌入电流。当必须容忍高涌入电流时，使得诸如熔断器和电路断路器的过流保护器件的选择更复杂。当涌入电流流动时，过流保护必须迅速地对过载或短路进行反应，但是必须不中断电路。在某些情况下，这使用以限制涌入电流的附加措施(例如，串联电阻器)成为必要，这引起附加的损失。
技术实现思路
根据实施例，整流器包括被配置为接收交流输入电压的两个输入路径和被配置为提供直流输出电压的两个输出路径。开关模式整流路径被连接在输入路径中的一个和输出路径中的一个之间并且包括具有可控制的路径的至少两个半导体元件。可控制的路径与彼此串联连接。辅助输出节点被部署在整流路径中的两个半导体元件的可控制的路径之间并且提供辅助节点电压。可控制的输出路径被连接在两个输出路径中的一个的下游并且包括具有可控制的路径的半导体元件，其中，可控制的输出路径的半导体元件的可控制的路径由表示辅助节点电压的信号来控制。根据另一个实施例，整流器包括被配置为接收交流输入电压的第一和第二输入路径、以及被配置为从交流输入电压提供输出电压的第一和第二输出路径。四个整流路径被连接在输入路径和输出路径之间，整流路径被配置为在输入电压的一个半波期间将第一输入路径连接到第二输出路径并且将第二输入路径连接到第二输出路径，并且在输入电压的另一半波期间将第一输入路径连接到第二输出路径并且将第二输入路径连接到第一输出路径。至少两个整流路径是开关模式整流路径，开关模式整流路径包括具有可控制的路径的至少两个半导体元件，可控制的路径与彼此串联连接。两个辅助输出节点被部署在开关模式整流路径中的两个半导体元件的可控制的路径之间，并且提供与所述交流输入电压对应的辅助节点电压，辅助节点电压被参考到第一输出路径或第二输出路径。可控制的输出路径被连接在两个输出路径中的一个的下游并且包括具有可控制的路径的半导体元件。开关控制电路被供给有辅助节点电压并且被连接到可控制的输出路径中的半导体元件，其中，开关控制电路被配置为检测至少一个事件并且取决于检测到的事件来控制在被控制的输出路径中的半导体元件的可控制的路径。【附图说明】在附图中图解这些和其它方面，在附图中，贯穿不同视图，类似的参考标号指明对应的部分。在各图中，贯穿不同的视图，类似的参考标记指明对应的部分。图1是在每个整流路径中具有两个晶体管的全波整流器的电路图。图2是图解在图1中示出的全波整流器的模拟结果的示图。图3是基于在图1中示出的全波整流器的替换的全波整流器的电路图。图4是在每个整流路径中具有两个晶体管的替换的全波整流器的电路图。图5是在图1中示出的全波整流器的简化等价电路图。图6是具有附加的辅助电压电路和电压检测器的如图1中示出的全波整流器的电路图。图7是图解相对于输入电压的辅助电压AUX的特性的电压定时图。图8是具有附加的辅助电压电路和替换的电压检测器的如图1中示出的全波整流器的电路图。图9是具有提供两个辅助电压的附加的辅助电压电路的如图1中示出的全波整流器的电路图。图10是作为对在图1中示出的全波整流器的替换的、在每个整流路径中具有三个晶体管的全波整流器的电路图。【具体实施方式】为了简单起见，在下面描述的示例性双线路全波整流器中使用的所有晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管。替换地，这些晶体管可以是双极晶体管、结型场效应晶体管、碳化硅晶体管、氮化镓晶体管或任何其它适当的晶体管。如图1中示出的那样，示例性桥式整流器BRB1包括四个整流路径A、B、C和D，四个整流路径A、B、C和D被连接在两个AC输入路径AC1和AC2 (被连接到AC源V)中的每个与两个DC输出路径DC1和DC2 (被连接到负载L)中的每个之间。特别是，整流路径A被连接在输入路径AC1和输出路径DC1之间，整流路径B被连接在输入路径AC2和输出路径DC1之间，整流路径C被连接在输入路径AC1和输出路径DC2之间，并且整流路径D被连接在输入路径AC2和输出路径DC2之间。图1的电路中的输出路径DC1可以被连接到地G。四个整流路径A、B、C和D中的每个包括可控制的开关，可以由常开晶体管和常关晶体管的级联电路来提供可控制的开关。级联电路基本上是由跟随有电流缓冲器的跨导放大器组成的两极放大器。它能够从两个串联连接的晶体管来构造，其中一个作为公共源极(或公共发射极)来操作并且另一个作为公共栅极(或公共基极)来操作。级联电路可以采用单个导电类型的晶体管(S卩，p沟道或η沟道场效应晶体管)或不同导电类型的晶体管(即，Ρ沟道和η沟道场效应晶体管)。在图1中示出的桥式整流器中，整流路径Α和Β仅包括η沟道场效应晶体管，而整流路径C和D包括η沟道晶体管和ρ沟道晶体管两者。特别是，整流路径Α和B可以被同样地构造并且可以包括常关η沟道场效应晶体管Q1或Q2，常关η沟道场效应晶体管Q1或Q2的源极线被连接到输出路径DC1并且常关η沟道场效应晶体管Q1或Q2的栅极线被连接到相应的另一晶体管Q2或Q1的漏极线(级联电路的公共栅极级)。在整流路径Α中，晶体管Q1的漏极线被连接到常开η沟道场效应晶体管Q3的源极线，常开η沟道场效应晶体管Q3的栅极被耦合到输出路径DC1并且常开η沟道场效应晶体管Q3的漏极线被连接到输入路径AC1 (级联电路的公共源极级)。相应地，在整流路径Β中，晶体管Q2的漏极线被连接到常开η沟道场效应晶体管Q4的源极线，常开η沟道场效应晶体管Q4的栅极被耦合到输出路径DC1并且常开η沟道场效应晶体管Q4的漏极线被连接到输入路径AC2。整流路径C和D还可以被同样地构造。整流路径C可以包括常关ρ沟道场效应晶体管Q5，常关ρ沟道场效应晶体管Q5的漏极线被连接到输入路径AC1 (公共漏极级)并且常关Ρ沟道场效应晶体管Q5的栅极线被连接到整流路径Α中的晶体管Q1的漏极线。常关η沟道场效应晶体管Q7经由它的源极线而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整流器，包括：两个输入路径，被配置为接收交流输入电压；两个输出路径，被配置为提供直流输出电压；开关模式整流路径，所述开关模式整流路径被连接在所述输入路径中的一个和所述输出路径中的一个之间并且所述开关模式整流路径包括具有可控制的路径的至少两个半导体元件，所述可控制的路径与彼此串联连接；辅助输出节点，所述辅助输出节点被部署在所述整流路径中的所述两个半导体元件的所述可控制的路径之间并且所述辅助输出节点提供辅助节点电压；以及可控制的输出路径，所述可控制的输出路径被连接在所述两个输出路径中的一个的下游并且所述可控制的输出路径包括具有可控制的路径的半导体元件，其中，由表示所述辅助节点电压的信号来控制所述可控制的输出路径的所述半导体元件的所述可控制的路径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J巴伦舍恩，A毛德，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT