技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)總體上涉及電子電路，并且更具體地涉及基于二極管和晶閘管形成整流橋。

背景技術(shù)：

已知基于晶閘管的使用的可控整流橋的多種實(shí)施方式。

例如，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6493245描述了一種整流橋，其具有設(shè)置在橋上部中的陰極-門(mén)極晶閘管，即，陰極被連接到整流電壓的正電位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一個(gè)實(shí)施例克服了具有晶閘管的常見(jiàn)整流橋的所有或部分缺點(diǎn)。

另一實(shí)施例更具體地提供了一種具有簡(jiǎn)化控制的可控整流橋。

另一實(shí)施例提供了一種與由橋控制的負(fù)載的電流以顯著的比例變化的應(yīng)用兼容的可控整流橋。

由此，一個(gè)實(shí)施例提供了一種整流電路，包括：

至少一個(gè)第一二極管，在施加AC電壓的第一端子和傳輸整流電壓的第一端子之間；

至少一個(gè)第一陽(yáng)極-門(mén)極晶閘管，在施加AC電壓的第二端子和傳輸整流電壓的第二端子之間，第一晶閘管的陽(yáng)極被連接到第二整流電壓傳輸端子；

至少一個(gè)第一級(jí)，用于控制第一晶閘管，包括：

第一晶體管，其將晶閘管的門(mén)極耦合到相對(duì)于第二整流電壓傳輸端子的電位是負(fù)電位的傳輸端子；以及

第二晶體管，其將第一晶體管的控制端子連接到相對(duì)于第二整流電壓傳輸端子的電位是正電位的傳輸端子，

第一晶閘管的陽(yáng)極被連接到由所述正和負(fù)電位定義的電壓的公共電位。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該電路進(jìn)一步包括：

至少一個(gè)第二二極管，在施加AC電壓的第二端子和傳輸整流電壓的第一端子之間；

至少一個(gè)第二陽(yáng)極-門(mén)極晶閘管，在施加AC電壓的第一端子和傳輸整流電壓的第二端子之間，第二晶閘管的陽(yáng)極被連接到傳輸整流電壓的第二端子；以及

至少一個(gè)第二級(jí)，用于控制第二晶閘管，包括：

第三晶體管，其將第二晶閘管的門(mén)極耦合到傳輸所述負(fù)電位的所述端子；以及

第四晶體管，其將第三晶體管的控制端子連接到傳輸所述正電位的所述端子。

一個(gè)實(shí)施例提供了一種整流電路，包括：

第一端子和第二端子，旨在接收AC電壓；

第三端子和第四端子，旨在傳輸整流電壓；

整流橋，其具有分別連接到第一和第二端子的輸入端子，并具有

分別連接到第三端子并通過(guò)第一陽(yáng)極-門(mén)極晶閘管被連接到第四端子的輸出端子；

用于控制晶閘管的級(jí)，包括：

第一晶體管，其將第一晶閘管的門(mén)極耦合到相對(duì)于傳輸整流電壓的第二端子的電位是負(fù)電位的傳輸端子；以及

第二晶體管，其將第一晶體管的控制端子連接到相對(duì)于第二整流電壓傳輸端子的電位是正電位的傳輸端子，

第一晶閘管的陽(yáng)極被連接到由所述正和負(fù)電位定義的電壓的公共電位。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二或第二和第四晶體管由數(shù)字電路控制。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電阻元件被插入在第一或每個(gè)晶閘管的門(mén)極與第一晶體管或第一和第三晶體管中的每個(gè)之間。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電阻元件被插入在第一或每個(gè)第一和第三晶體管的基極與第二或第二和第四MOS晶體管中的每個(gè)之間。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一或第一和第三晶體管是雙極晶體管，優(yōu)選NPN型。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二或第二和第四晶體管是MOS晶體管。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，控制電路由通過(guò)電源電路傳輸?shù)恼妷?Vdd)供電，電源電路連接到第一整流電壓傳輸端子，電容器將電源電路連接到第二整流電壓端子。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述負(fù)電位由電荷泵電路從電源電路獲得。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，與電阻元件串聯(lián)連接的至少一個(gè)二極管將傳輸整流電壓的第二端子連接到施加AC電壓的端子中的一個(gè)。

前述以及其他特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將在下面的具體實(shí)施例的非限制性描述中結(jié)合附圖詳細(xì)討論。

附圖說(shuō)明

圖1是具有晶閘管的常見(jiàn)整流橋的示例的電路圖；

圖2是具有晶閘管的可控整流電路的實(shí)施例的方框圖；

圖3是圖2的電路的實(shí)施例的電路圖；

圖4圖示了用于生成用于圖2和3的整流橋的負(fù)電壓的電路的示例；

圖5部分地示出了備選實(shí)施例；

圖6部分地示出了另一備選實(shí)施例；以及

圖7部分地示出了另一實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

相同的元件在不同的附圖中被指定相同的附圖標(biāo)記。為了清楚，只有那些對(duì)理解所描述的實(shí)施例有用的步驟和元件被示出和詳述。具體而言，整流電壓如何使用沒(méi)有被詳述，所描述的實(shí)施例與這種整流電壓的常見(jiàn)應(yīng)用兼容。而且，用于從微控制器生成控制信號(hào)的電路也沒(méi)有被詳述，此處所描述的實(shí)施例還與常見(jiàn)控制信號(hào)生成電路兼容。為了簡(jiǎn)化，在下面的說(shuō)明中，二極管和晶閘管中的正向壓降將被忽略。

圖1是上面提及的文檔US 6493245中描述的類(lèi)型的具有晶閘管的可控整流橋的示例的電路圖。該橋是全波橋，并且包括在傳輸整流電壓Vout的兩個(gè)端子11和12之間的兩個(gè)并聯(lián)支路。每條支路分別包括分別連接到二極管D1和D2的晶閘管Th1和Th2，二極管的陽(yáng)極在端子12那一側(cè)，其限定了整流電壓Vout的最負(fù)電位(通常是接地或基準(zhǔn)電位)。晶閘管和二極管的相應(yīng)連接點(diǎn)限定了施加待整流的AC電壓Vac的兩個(gè)端子13和14。電容元件C通常被連接在端子11和12之間來(lái)平滑整流電壓。

晶閘管Th1和Th2是旨在由信號(hào)CT控制的陰極-門(mén)極晶閘管。

在這種可控整流橋中，不能應(yīng)用直接源自微控制器的控制電壓，更一般地，也不能應(yīng)用直接參照基準(zhǔn)電位12的電壓，因?yàn)榫чl管Th1和Th2的陰極的參照在整流電壓的最正電位(端子11)側(cè)。這使得使用電流隔離變壓器或光耦合器類(lèi)型的轉(zhuǎn)換元件15來(lái)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的參照。

這種實(shí)施方式增加了可控整流橋的生產(chǎn)成本。

圖2以框圖的形式非常示意地示出可控整流電路(具有晶閘管的整流橋)的一個(gè)實(shí)施例。該電路包括整流橋，其具有傳輸整流電壓Vout的兩個(gè)端子21和22之間的兩條并聯(lián)支路，端子22表示基準(zhǔn)電位，通常是接地GND。每個(gè)支路包括在端子21和22之間分別連接到晶閘管TH1、TH2的二極管D3、D4，晶閘管的陽(yáng)極被連接到端子22，二極管的陰極被連接到端子21。兩條支路的各自中點(diǎn)限定了施加待整流的AC電壓Vac的端子23和24，端子23被連接到二極管D3的陽(yáng)極和晶閘管TH1的陰極，端子24被連接到二極管D4的陽(yáng)極和晶閘管TH2的陰極。優(yōu)選地，濾波電容元件C連接端子21和22。

晶閘管TH1和TH2是陽(yáng)極-門(mén)極晶閘管。晶閘管TH1和TH2的各自門(mén)極經(jīng)由級(jí)4和5接收來(lái)自電路3的控制信號(hào)，其中電路3是數(shù)字控制電路或微控制器類(lèi)型(CTRL)的。例如，控制電路3是由低正電壓供電(例如，具有從3.3伏至12伏范圍的值)的微控制器或集成電路。低正電壓Vdd被提供在端子25和端子22之間，端子25在正電位Vdd。與電壓Vout(在從幾十伏到數(shù)百伏的范圍內(nèi))相比，電壓Vdd更低。

為了電流在晶閘管TH1和TH2之一中流動(dòng)，其陽(yáng)極電壓應(yīng)該大于它的陰極電壓，并且它應(yīng)該通過(guò)將電流汲取到其門(mén)極上而被激活。由于晶閘管TH1和TH2的陽(yáng)極被連接到端子22，為了汲取電流到它們各自的門(mén)極上，后者必須被置于相對(duì)于接地的負(fù)電位。為了能夠直接處理(沒(méi)有光耦合器等)從電路3接收的控制信號(hào)，級(jí)4和5由正電位Vdd(端子25)供電。然而，為了將門(mén)極置于負(fù)電位，級(jí)4和5的基準(zhǔn)(低電位)是提供在端子26上的負(fù)電位-Vdd′，而不是接地。根據(jù)適配到應(yīng)用和所使用的部件和電路的正電壓和負(fù)電壓，電位Vdd和-Vdd′的絕對(duì)值可以相同或不同。

圖3是圖2的電路的實(shí)施例的電路圖。特別地，圖3詳述了形成級(jí)4和5和生成正電壓Vdd的示例。

每一級(jí)4、5分別包括分別與NPN型雙極晶體管T4、T5串聯(lián)在晶閘管TH1、TH2的門(mén)極與電位-Vdd的端子26之間的電阻器R4、R5，晶體管T4或T5的發(fā)射極被連接到端子26。晶體管T4、T5的基極分別經(jīng)由分別與電阻器R4′、R5′串聯(lián)連接的MOS晶體管M4、M5連接到電位Vdd的端子25。晶體管M4、M5分別在端子25側(cè)。晶體管M4和M5的柵極被連接到提供DC控制信號(hào)的控制電路3的輸出。另一方面，電路或微控制器3可從未示出的其它電路接收信息。

在靜態(tài)中，晶體管M4和M5的柵極在電位Vdd。因此，晶體管M4和M5以及晶體管T4和T5關(guān)斷。然后晶閘管TH1和TH2關(guān)斷，并且整流橋關(guān)斷。

為了接通晶閘管TH1或TH2中的一個(gè)，電路3將其連接到對(duì)應(yīng)晶體管M4或M5門(mén)極的輸出置于接地。因此，晶體管M4、M5分別被接通。接著，基極電流被分別注入晶體管T4、T5的基極，將其接通。然后，門(mén)極電流被汲取到相關(guān)的晶閘管TH1或TH2的門(mén)極上，因此橋的對(duì)應(yīng)支路導(dǎo)通。

實(shí)際上，晶閘管TH2在輸入電壓Vac的正半波期間被接通，晶閘管TH1在負(fù)半波期間被接通。

電阻器R4′、R5′、R4和R5使得能夠設(shè)置晶體管T4和T5各自的基極中以及晶閘管TH1和TH2各自的門(mén)極中的電流。

作為變化，MOS晶體管M4和M5可用雙極晶體管代替，例如，如果電路3能夠提供電流控制。類(lèi)似地，雙極晶體管T4和T5可用MOS晶體管代替。

正電壓Vdd可源自外部電源，但是，優(yōu)選地，由電源電路6(DC/DC)從電壓Vout產(chǎn)生。電容元件Ca連接在電路6和端子22之間。電路6是電壓調(diào)節(jié)器類(lèi)型的，用來(lái)提供適用于電路3的電源電壓。

優(yōu)選地，負(fù)電壓-Vdd′通過(guò)電路7(NS)間接從電壓Vout獲得，電路7從電壓Vdd產(chǎn)生電壓-Vdd′。

圖4示出了用于產(chǎn)生負(fù)電壓-Vdd的電路7的示例。

在該示例中，電路7具有電容電荷泵的形式，并且，在端子26和22之間，包括并聯(lián)的第一電容器C71與兩個(gè)串聯(lián)連接的二極管D72和D73，二極管D72和D73的陽(yáng)極在端子26側(cè)。二極管D72和D73的連接點(diǎn)74(二極管D73的陽(yáng)極和二極管D72的陰極)通過(guò)與電阻器R76串聯(lián)的第二電容器C75連接到端子77，端子77被施加一系列Vdd電位的脈沖。端子77例如被連接到數(shù)字電路3的輸出端子。諸如圖4所示的電荷泵電路的操作本質(zhì)上是常見(jiàn)的。

生成負(fù)電源電壓的其他結(jié)構(gòu)例如可被提供為具有多個(gè)電容級(jí)。

與圖1的電路相比，所描述的實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于，不再需要使用光耦合器或電流絕緣變壓器類(lèi)型的轉(zhuǎn)換元件來(lái)為晶閘管施加控制信號(hào)。這顯著簡(jiǎn)化了可控整流橋的形成，并降低了其成本。

在電壓Vdd和-Vdd′由外部電路提供的實(shí)施例中，控制信號(hào)可由電路3提供，電路3甚至具有初始放電的電容器C。

在圖3的實(shí)施例中，電壓Vdd和-Vdd′從電壓Vout獲得，應(yīng)當(dāng)提供啟動(dòng)輔助。

圖5部分地圖示了啟動(dòng)電路的實(shí)施例。

根據(jù)該示例，電感元件L被設(shè)置在端子23和24之一(圖5中，端子23)與橋的輸入之間，其中橋具有連接到其的這一端子。該電感的作用是當(dāng)晶閘管TH1和TH2接通時(shí)，而電容器C沒(méi)有或僅僅被稍微充電時(shí)，減慢從端子23和24采樣的電流的增長(zhǎng)。

電感元件(未示出)例如也可被放置在端子21與晶閘管TH1和TH2的兩個(gè)陽(yáng)極的公共點(diǎn)之間的輸出處。該電感元件可被放置在電容器C的上游或下游。這種類(lèi)型的元件例如可被用在開(kāi)關(guān)電源電路中，用來(lái)校正從網(wǎng)絡(luò)采樣的電流的功率因數(shù)。

圖6部分地圖示了啟動(dòng)電路的變化。

根據(jù)該示例，二極管D6經(jīng)由電阻器R6將輸入端子之一(例如，端子24)連接到接地22。另一二極管D7可將另一輸入端子(例如，端子23)連接到電阻器R6，以在全波模式中啟動(dòng)。該電阻(其通常具有溫度變化系數(shù))用于使電容器C在通電時(shí)充電，而電路3還沒(méi)有被通電，從而不能控制晶閘管TH1和TH2，因此晶閘管TH1和TH2在關(guān)斷狀態(tài)(否則阻止C的任何充電)。這種實(shí)施例使能對(duì)電路3供電，同時(shí)避免橋輸入處的電感元件。

圖7部分地圖示了另一實(shí)施例，其中整流橋是僅由二極管D1、D2、D3和D4形成的全波橋。這相當(dāng)于用二極管D1和D2代替晶閘管TH1和TH2。那么該橋由單個(gè)陽(yáng)極-門(mén)極晶閘管TH控制，晶閘管TH連接在二極管D1和D2的公共陽(yáng)極與端子22之間。晶閘管TH由電路4控制。

已經(jīng)描述了各種實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到各種替換、修改和改進(jìn)。更具體地，雖然結(jié)合與全波整流橋相關(guān)的示例描述了這些實(shí)施例，但是可通過(guò)使用單個(gè)晶閘管來(lái)提供半波橋。也可提供多相網(wǎng)絡(luò)，其具有與相數(shù)同樣多的晶閘管-二極管臂(例如，用于三相網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)晶閘管和三個(gè)二極管)。此外，能夠控制整流橋的控制信號(hào)的生成取決于應(yīng)用，并且在本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)該應(yīng)用的能力范圍內(nèi)。此外，基于上面描述的功能指示，已經(jīng)描述的實(shí)施例的實(shí)際實(shí)現(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。

這種替換、修改和改進(jìn)旨在作為本公開(kāi)的一部分，并旨在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，前面的描述僅是示例的方式，不是旨在限制。本發(fā)明僅由下面定義的權(quán)利要求及其等價(jià)形式限定。