本發(fā)明是有關(guān)于一種整流器，尤其是有關(guān)于一種橋式整流器的電路架構(gòu)。

背景技術(shù)：

在交流-直流轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)上，橋式整流器是不可或缺的。傳統(tǒng)的橋式整流器一般是經(jīng)由4個(gè)二極管來實(shí)現(xiàn)，并在交流電的正負(fù)半周期間分別導(dǎo)通2個(gè)二極管以形成不同的回路來達(dá)到整流的功效。當(dāng)電路啟動(dòng)時(shí)，交流電的輸出有可能處在峰值狀態(tài)，如此一來在瞬間會(huì)有大電流涌入，而在高功率電源供應(yīng)器中因?yàn)橛坷穗娏鬏^大，可能會(huì)造成電路內(nèi)部的組件損壞，因此一般需要利用電阻(例如負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻ntc)以及繼電器來抑制涌浪電流的大小以避免組件損壞。然而，由于每個(gè)二極管的順向?qū)妷杭s為1v，如此一來會(huì)造成能量的耗損而使轉(zhuǎn)換效率降低。因此，如何提高橋式整流電路的能量轉(zhuǎn)換效率以及更有效地抑制涌浪電流便成為許多技術(shù)人員所研究的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種橋式整流電路，其具備良好的能量轉(zhuǎn)換效率以及有效抑制涌浪電流的能力。

本發(fā)明所提供的橋式整流電路包括第一二極管、第二二極管、第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路以及脈寬調(diào)變單元。第一二極管的第一端電連接于交流電源的其中一端，第二二極管的第一端電連接于交流電源的另外一端，第二二極管的第二端電連接于第一二極管的第二端。第一開關(guān)電路用以接收參考電壓，并分別電連接于第一二極管的第一端以及第二二極管的第一端。第二開關(guān)電路用以接收參考電壓，并分別電連接于第一二極管的第一端以及第二二極管的第一端。脈寬調(diào)變控制單元用以在交流電源的正半周輸出期間提供第一脈寬訊號(hào)來驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)電路，并用以在交流 電源的負(fù)半周輸出期間提供第二脈寬訊號(hào)來驅(qū)動(dòng)第二開關(guān)電路。

本發(fā)明因采用上述的電路架構(gòu)，因此可以藉由脈寬調(diào)變控制單元而在交流電源的正負(fù)半周輸出期間各自輸出適當(dāng)脈寬的第一脈寬訊號(hào)及第二脈寬訊號(hào)，以分別驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)電路及第二開關(guān)電路而形成不同的電流回路來達(dá)到整流的功效。

為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例并配合所附圖式做詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的橋式整流電路的示意圖。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的橋式整流電路中的開關(guān)電路的電路圖。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的橋式整流電路的時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的橋式整流電路的示意圖。如圖1所示，橋式整流電路100電連接于交流電源ac，其包括第一二極管d1、第二二極管d2、第一開關(guān)電路101、第二開關(guān)電路102以及脈寬調(diào)變控制單元103。第一二極管d1具有第一端d1a以及第二端d1b。第一二極管d1的第一端d1a電連接于交流電源ac的其中一端。第二二極管d2具有第一端d2a以及第二端d2b。第二二極管d2的第一端d2a電連接于交流電源ac的另外一端，第二二極管d2的第二端d2b電連接于第一二極管d1的第二端d1b。第一開關(guān)電路101用以接收參考電壓gnd，并分別電連接于第一二極管d1的第一端d1a以及第二二極管d2的第一端d2a。在本實(shí)施例中的參考電壓gnd例如是接地，但本發(fā)明不以此為限。第二開關(guān)電路102用以接收參考電壓gnd，并分別電連接于第一二極管d1的第一端d1a以及第二二極管d2的第一端d2a。脈寬調(diào)變控制單元103用以在交流電源ac之正半周輸出期間提 供第一脈寬訊號(hào)p1來驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)電路101，并用以在交流電源ac的負(fù)半周輸出期間提供第二脈寬訊號(hào)p2來驅(qū)動(dòng)第二開關(guān)電路102。需要說明的是，在本實(shí)施例中，在交流電源ac的正半周輸出期間，第一二極管d1的第一端d1a處于高電位，而第二二極管d2的第一端d2a則處于低電位。相反地，在交流電源ac的負(fù)半周輸出期間，第一二極管d1的第一端d1a處于低電位，而第二二極管d2的第一端d2a則處于高電位。

承上述，在第一開關(guān)電路101被驅(qū)動(dòng)的期間，第一開關(guān)電路101、交流電源ac以及第一二極管d1之間形成第一電流路徑。在第二開關(guān)電路102被驅(qū)動(dòng)的期間，第二開關(guān)電路102、交流電源ac以及第二二極管d2之間形成第二電流路徑。第一電流路徑以及第二電流路徑可輪流導(dǎo)通以使橋式整流電路100持續(xù)產(chǎn)生輸出電流至后端電路104。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的橋式整流電路中的開關(guān)電路的電路圖。圖2與圖1中相同的符號(hào)表示相同的組件或訊號(hào)。在本實(shí)施例中，第一開關(guān)電路102及第二開關(guān)電路102的電路架構(gòu)以及所采用的電子組件大致上相同，因此以下將使用相同的組件符號(hào)以方便說明。如圖2所示，第一開關(guān)電路101以及第二開關(guān)電路102各自包括第三二極管d3、第一電組r1、第一開關(guān)q1、第二開關(guān)q2、第二電組r2以及第三開關(guān)q3。第三二極管d3具有第一端d3a以及第二端d3b。第一開關(guān)電路101的第三二極管d3的第一端d3a電連接于第一二極管d1的第一端d1a。第二開關(guān)電路102的第三二極管d3的第一端d3a電連接于第二二極管d2的第一端d2a。第一開關(guān)q1具有第一端q1a、第二端q1a以及控制端q1c。第一電阻r1電連接于第三二極管d3的第二端d3b以及第一開關(guān)q1的第一端q1a之間，第一開關(guān)電路101的第一開關(guān)q1的控制端q1c用以接收第一脈寬訊號(hào)p1，第二開關(guān)電路102的第一開關(guān)q1的控制端q1c用以接收第二脈寬訊號(hào)p2。

請繼續(xù)參照圖2，第二開關(guān)q2，具有第一端q2a、第二端q2b 以及控制端q2c。第一開關(guān)電路101的第二開關(guān)q2的第一端q2a電連接于第二二極管d2的第一端d2a，第二開關(guān)電路102的第二開關(guān)q2的第一端q2a電連接于第一二極管d1的第一端d1a。第二開關(guān)q2的控制端q2c電連接于第一開關(guān)q1的第二端q1b。第二電阻r2電連接于第二開關(guān)q2的第一端q2a以及第二開關(guān)q2的控制端q2c之間。第三開關(guān)q3具有第一端q3a、第二端q3b以及控制端q3c。第三開關(guān)q3的第一端q3a用以接收參考電壓gnd，第三開關(guān)q3的第二端q3b電連接于第二開關(guān)q2的第一端q2a，第三開關(guān)q3的控制端q3c電連接于第二開關(guān)q2的第二端q2b。此外，第一電阻r1還用以電連接于第三開關(guān)q3的控制端q3c以及第三二極管q3的第二端q3b之間。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的橋式整流電路的波形圖。如圖3所示，在交流電源ac的正半周輸出期間，第一脈寬訊號(hào)p1用以致能，搭配圖2的第一開關(guān)電路101操作以使橋式整流電路100的輸出vo為正。在交流電源ac的負(fù)半周輸出期間，第二脈寬訊號(hào)p2用以致能，搭配圖2的第二開關(guān)電路102操作以使橋式整流電路100的輸出vo亦為正，達(dá)到全波整流的功效。詳細(xì)而言，在交流電源ac的正半周輸出期間，第一開關(guān)電路101的第三二極管d3用以導(dǎo)通，第一開關(guān)電路101的第一開關(guān)q1用以根據(jù)第一脈寬訊號(hào)p1而導(dǎo)通，第一開關(guān)電路101的第二開關(guān)q2以及第一開關(guān)電路101的第三開關(guān)q3用以導(dǎo)通，藉此使第一開關(guān)電路101的第三開關(guān)q3、交流電源ac以及第一二極管d1之間形成第一電流路徑。

特別一提的是，當(dāng)后端電路104剛接上交流電源ac的時(shí)候，可能會(huì)產(chǎn)生較大的涌浪電流，此時(shí)為了有效地限制涌浪電流的大小，在交流電源ac的正半周以及負(fù)半周輸出期間，脈寬調(diào)變控制單元103可以進(jìn)一步地控制第一脈寬訊號(hào)p1及第二脈寬訊號(hào)p2的脈寬，例如是讓第一脈寬訊號(hào)p1以及第二脈寬訊號(hào)p2的輸出頻率大于交流電源ac的輸出頻率。以正半周輸出期間為例， 第一脈寬訊號(hào)p1可以至少致能一次，且致能期間為小于正半周輸出期間，藉此減緩涌浪電流對(duì)于后端電路104的影響。除此之外，當(dāng)后端電路104接上交流電源ac一段時(shí)間之后，其所需的功率大小可能較低，此頻率寬調(diào)變控制單元103還可以在交流電源ac的多個(gè)輸出期間只輸出一次第一脈寬訊號(hào)p1及第二脈寬訊號(hào)p2，例如是在交流電源ac的n個(gè)正半周輸出期間輸出一次第一脈寬訊號(hào)p1(n大于1)，以節(jié)省電力。整體來說，脈寬調(diào)變控制單元103可以將第一脈寬訊號(hào)p1及第二脈寬調(diào)變訊號(hào)p2的輸出頻率視后端電路104的負(fù)載情況做調(diào)整，當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，為了減緩涌浪電流對(duì)后端電路104造成的影響，可以將第一脈寬訊號(hào)p1及第二脈寬訊號(hào)p2的輸出頻率控制為大于交流電源ac的輸出頻率(在每次正/負(fù)半周期間內(nèi)至少一次致能第一脈寬訊號(hào)p1/第二脈寬訊號(hào)p2)，而當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，為了節(jié)省電力，可以將第一脈寬訊號(hào)p1及第二脈寬訊號(hào)p2的輸出頻率控制為小于交流電源ac的輸出頻率(在多個(gè)正/負(fù)半周期間最多一次致能第一脈寬訊號(hào)p1/第二脈寬訊號(hào)p2)。

承上述，在交流電源ac的負(fù)半周輸出期間，第二開關(guān)電路102的第三二極管d3用以導(dǎo)通，第二開關(guān)電路102的第一開關(guān)q1用以根據(jù)第二脈寬訊號(hào)p2而導(dǎo)通，第二開關(guān)電路102的第二開關(guān)q2以及第二開關(guān)電路102的第三開關(guān)q3用以導(dǎo)通，藉此使第二開關(guān)電路102的第三開關(guān)q3、交流電源ac以及第二二極管d2之間形成第二電流路徑。也就是說，脈寬調(diào)變控制單元103配合交流電源ac而在正半周及負(fù)半周的輸出期間分別驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)電路101及第二開關(guān)電路102，并藉由第一開關(guān)電路101及第二開關(guān)電路102中的電路架構(gòu)來取代傳統(tǒng)的二極管，可以提供更低的導(dǎo)通阻抗以改善能量耗損并進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換效率。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，第三開關(guān)q3是單向?qū)ㄩ_關(guān)，例如是雙極性晶體管(bjt)或是絕緣閘雙極性晶體管(igbt)等單向?qū)ㄩ_關(guān)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，第三開關(guān)q3是以npn型的雙極 性晶體管或是npn型的絕緣閘雙極性晶體管來實(shí)現(xiàn)，第二開關(guān)q2是以pnp型的雙極性晶體管來實(shí)現(xiàn)，而第一開關(guān)q1是以npn型的雙極性晶體管來實(shí)現(xiàn)。上述實(shí)施例中的開關(guān)類別以及型別僅為舉例說明，并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)由本發(fā)明所提出的電路架構(gòu)或是操作概念而達(dá)成與本發(fā)明相同功效的任何衍伸技術(shù)均屬于本發(fā)明所保護(hù)的范疇。

綜上所述，本發(fā)明是經(jīng)由第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路以及脈寬調(diào)變控制單元的配合操作而達(dá)到全波整流的功效，相較于傳統(tǒng)電路架構(gòu)中所采用的4個(gè)二極管，本發(fā)明所提出的電路架構(gòu)能提供更低的導(dǎo)通阻抗以提升能量轉(zhuǎn)換效率，而透過脈寬調(diào)變控制單元所提供的脈寬訊號(hào)來控制第一開關(guān)電路以及第二開關(guān)電路的運(yùn)作，可以同時(shí)取代傳統(tǒng)電路架構(gòu)中的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(ntc)以及繼電器來降低電路啟動(dòng)時(shí)的涌浪電流。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)是權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。