用于控制A.C.开关的电路制造技术

一种电路，用于由基准为第二电位的高频信号产生Ｄ．Ｃ．信号，该信号用于控制基准为第一电位的Ａ．Ｃ．开关，包括：第一电容元件，将用于接收高频信号的第一输入端子连接到整流元件的阴极，该整流元件的阳极连接到用于连接到开关的控制端子的第一输出端子；和第二电容元件，将用于连接到第二基准电位的第二输入端子连接到用于被连接至第一基准电位的第二输出端子，第二整流元件使第一整流元件的阴极连接到第二输出端子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路，更具体地，涉及通过隔离阻挡，借助相对低幅度的 D.C.(直流电)信号控制相对高的A.C.(交流电)电压的开关。本专利技术的应用的实例涉及配备电子家用电器(例如，洗衣机、烤箱、冰箱 等)的控制电路。 一般地说，本专利技术应用到从低压信号相对于供给它的高A.C. 电压控制的电器。
技术介绍
借助低压D.C.电路(至多几十伏)，由高A.C.电压(例如，几百伏的电源 电压)供电的高压负载的控制，需要该电路和A.C.开关之间的隔离阻挡。这种 隔离阻挡不仅用于保护低压电路而且用于保护使用者在开动连接到电子电路的 控制元件时不会因可能的触电而死亡。而且，A.C.开关是具有控制的双向用于 电流和电压的集成元件，该控制需要低压D.C.电压来重新启动A.C.电压的每个 半波的开关。这些例如是用于执行相同功能的三端双向可控硅开关或其它集成 器件。具有隔离阻挡的D.C,D.C.转换器则必需执行这样的功能。通常使用初级由整流的高频信号(D.C.或A.C.脉冲信号)激励和次级滤波 的隔离变压器来开启A.C.开关。例如，文献WO-A-2006/023767描述了利用H桥 的变压器的转换器，以产生与初级隔离的电源供应。使用隔离变压器庞大且昂 贵。其它系统(例如，如US专利号6728320中所描述的)使用电容元件在集成 电路和A.C.开关控制电路之间传输控制信号。然而这种传输仅涉及控制设定点， 且在A.C.开关一侧，需要产生低电源电压且由此需要另一变压器提供连续开关 触发所必需的电能。3还可使用光耦合器，但这会引起可靠性问题，而没有避免在次级需要电源 供应。专利技术内容本专利技术的实施例目的在于克服具有电隔离以控制A.C.开关的已知D.C.-D.C.转换技术的全部或部分缺点。更具体地，目的在于避免使用隔离变压器。 另 一 目的还是提供小体积的解决方案。为了完成这些和其它目的的全部或一部分，本专利技术提供一种电路，用于由 基准为第二电位的高频信号产生D.C.信号，该信号用于控制基准为第一电位的 A.C.开关，包括第一电容元件，将用于接收高频信号的第一输入端子连接到整流元件的第 一端子，该整流元件的第二端子连接到用于连接至开关的控制端子的第一输出 端子；和第二电容元件，将用于连接第二基准电位的第二输入端子连接到用于被连 接至第一基准电位的第二输出端子，第二整流元件使第一整流元件的第一端子 连接到第二输出端子。根据实施例，第一整流元件的第一端子是它的阴极，其阳极连接至第一输 出端子。根据实施例，第二输出端子用于连接到A.C.开关的电源端子。 根据实施例，电容元件为高压电容器。根据实施例，电容将第一整流元件的第二端子连接到第二输出端子。 根据实施例，高频信号为D.C.脉冲信号。 根据实施例，电容元件具有几皮法的值。 根据实施例，整流元件为肖特基二极管。本专利技术还提供了 一种系统，用于借助相对低的D.C.电压控制将相对高的 A.C.电源电压供给负载，包括连接至该负载的至少一个A.C.开关； 用于提供D.C.电压的电子电路；和 用于产生控制A.C.开关的D.C.信号的电路。结合附图，从以下具体实施例的非限制性描述，将详细地论述本专利技术的前 述和其它目的、特征和优点。附图说明图1是用于控制A.C.开关的系统的方块图2示出了用于控制A.C.开关的D.C.-D.C.转换器的实施例；图3A、 3B、 3C、 3D、 3E和3F是示例图2的转换器工作在稳态的时序图4A和4B是示例转换器工作在通电时的时序图；和图5是结合了形成转换器的电路的封装的方块图。在以不合规定比例画出的不同图中，已用相同的附图标记指定了相同的元 件，尤其是用于时序图。为了清楚起见，已示出且将描述仅用于理解本专利技术的那些元件。尤其是， 没有详细说明由A.C.开关控制的负载，本专利技术适合于由这种开关控制的任一负 载。具体实施例方式图1是借助A.C.开关K用于控制用相对高幅度和相对低频率的A.C.电压 Vac(例如，电力分配系统A.C.电压)供给负载1 (Q)的系统的方块图。负载 l是与施加的电压Vac的两个端子P和N之间的开关K串联连接。开关K通过由D.C.-D.C.转换器2 (DC/DC IB)提供的相对低幅度的D.C. 信号Vc控制，以隔离阻挡施加在两个输入端子21和22之间的低D.C.电压Vdc。 例如，通过微控制器类型的未示出的电子电路，提供电压Vdc。电压Vdc为至 多几十伏且优选小于10伏。微控制器例如接收到来自可以由使用者处理的外部 按钮的控制设定点和/或由对于负载编程所希望的操作周期产生信号Vdc。电压Vdc基准为电压Ml,而转换器2的输出端子23和24之间的电压Vc基准为不 同于电位M1的电位M2。图2示出了转换器2的实施例。转换器2包括包含射频振荡器的集成电路3 (HF IC)，将D.C.电压Vdc 转换成相对低幅度和相对高频率的信号Vrf，用于穿过隔离阻挡。信号Vrf的频 率在几百kHZ和几GHz之间的范围内。信号Vrf是提供在端子31上的D.C. (非A.C.)脉冲信号，且其基准为信号Vdc的接地Ml (端子22或32)。隔离阻挡4由两个高压电容元件(保持至少1,000伏的电压)Cl和C2形 成，第一高压电容元件的各个电极连接至端子31和32，第二高压电容元件的 各个电极连接至整流电路5的输入端子51和52。电路4包括第一二极管Dl,其阴极连接至端子51且其阳极连接至转换器 2的输出端子23,用于连接至A.C.开关的控制电极G。第二二极管D2连接端 子51和52，其阳极在端子51—侧。端子52和24互连。二极管Dl和D2是 足够快的(高频)二极管以电压Vrf的速度开关。在图2的实例中，A.C.开关是三端双向可控硅开关T，其两个导电或电源 端子11和12分别连接至该负载和施加有A.C.电压Vac的端子中的一个(N)。 对于它的导通，电流必须从A.C.电压Vac的每个半波上的三端双向可控硅开关 栅极提取。作为一变形，开关K是由STMicroelectronics出售的、已知商标为 "ACS"的A.C.开关。 一般地说，可使用任意的A.C.开关。例如，A.C.开关是 具有负控制或正控制的IGBT晶体管或MBS晶体管。在正控制的情况下，二极 管D1和D2的偏压被反转了。借助连接端子G和N的电容元件C控制电压Vc,平滑地施加到三端双向 可控硅开关T的栅极上。元件C可以是电容或在其端子G和12之间的开关T 的固有电容。图3A、 3B、 3C、 3D、 3E和3F示例了图2的电路在稳态的操作。图3A 示出了射频控制信号Vrf的形状的实例。图3B至3E示例了电容元件Cl、 二极 管D2、 二极管Dl和电容元件C的各个电流IC1、 ID2、 Im和Ic。图3F示例了控制电压Vc的形状。用图2中所示的方向给出电流和电压，假定电压Vrf相对 于地Ml为正。在信号Vrf的每个上升沿(时间t0、 t10、 t20、图3A)，正脉冲流过电容 Cl、 二极管D2和电容C2。在信号Vrf的每个下降沿(时间tl、 tll、 t21 )， 负脉冲经由电容元件C和二极管Dl流过电容Cl 。由此电容C相对于信号Vrf 每个下降沿的结点N的电压充电有负电压，其中没有使用信号Vrf的上升沿的 电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路（４，５），用于由基准为第二电位（Ｍ１）的高频信号（Ｖｒｆ）产生Ｄ．Ｃ．信号（Ｖ↓［Ｃ］），该信号用于控制基准为第一电位（Ｍ２）的Ａ．Ｃ．开关（Ｋ，Ｔ），包括：　第一电容元件（Ｃ１），将用于接收高频信号的第一输入端子（３１）耦合到整流元件（Ｄ１）的第一端子，该整流元件的第二端子连接到用于耦合到开关的控制端子（Ｇ）的第一输出端子（２３）；和　第二电容元件（Ｃ２），将用于连接第二基准电位的第二输入端子（３２）耦合到用于被耦合至第一基准电位的第二输出端子（２４），第二整流元件（Ｄ２）将第一整流元件的第一端子耦合到第二输出端子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰罗姆赫尤蒂尔，塞缪尔蒙纳德，阿尔诺弗罗伦斯，
申请(专利权)人：意法半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]