Ac/dc轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型一般涉及電子設備，并且更具體地涉及AC/DC轉換器。本公開內容一般適用于任何使用整流橋的系統(tǒng)，例如，用于控制電機的電路、充電器、開關式電源等。
【背景技術】
[0002]許多基于整流元件的AC/DC轉換器架構是已知的，該整流元件可以是可控的(例如，晶閘管)或者不可控的(二極管)，其組裝為整流橋，用AC電壓供電并且遞送DC電流，此DC電壓有可能自身轉換回AC電壓。
[0003]—般希望限制涌入電流(inrush current)，即只要在整流橋的輸出處的跨電容器的電壓還沒有達到足夠水平的情況下的在AC電壓的半波上出現(xiàn)的電流峰值，并且尤其是在啟動階段限制涌入電流。
[0004]文檔US 2012/230075描述了AC/DC轉換器的示例。
【實用新型內容】
[0005]實施例克服了通常的功率轉換器控制電路的所有或者部分缺點。
[0006]實施例旨在提供用于限制功率轉換器中的涌入電流的電路。
[0007]實施例提供了與用AC電壓供電的整流橋的級別的倍壓功能相兼容的解決方案。
[0008]因而，實施例提供了一種AC/DC轉換器，包括:
[0009]旨在于接收AC電壓的第一端子和第二端子；
[0010]旨在于供應第一DC電壓的第三端子和第四端子；
[0011 ]具有分別耦合到第一端子和連接到第二端子的輸入端子并且具有分別連接到第三端子和第四端子的輸出端子的整流橋；
[0012]該橋的第一支路在輸出端子之間包括分別具有陽極柵極和陰極柵極的兩個串聯(lián)連接的晶閘管，該兩個晶閘管的接合點被連接到所述輸入端子中的第一個輸入端子并且陽極柵極晶閘管是可通過從其柵極提取電流來控制的。
[0013]根據(jù)實施例，該橋的第二支路包括在輸出端子之間串聯(lián)連接的第一二極管和第二二極管，二極管的接合點被連接到所述輸入端子中的第二個輸入端子。
[0014]根據(jù)實施例，陰極柵極晶閘管通過將電流注入到其柵極中來控制。
[0015]根據(jù)實施例，兩個晶閘管都通過從其柵極提取電流來控制。
[0016]根據(jù)實施例，晶閘管由相同的脈沖信號來控制。
[0017]根據(jù)實施例，晶閘管是相位角控制的。
[0018]根據(jù)實施例，兩個串聯(lián)連接的電容性元件耦合第三端子和第四端子，開關將電容性元件的接合點連接到第二端子。
[0019]根據(jù)實施例，晶閘管的柵極由AC信號激發(fā)的同一變壓器來控制。
[0020]根據(jù)實施例，晶閘管的柵極由周期性的方波正和負信號激發(fā)的同一變壓器來控制。[0021 ]根據(jù)實施例，該轉換器進一步包括:
[0022]變壓器，該變壓器用于至少從連接到所述輸入端子中的第一個輸入端子的第三二極管生成用于向用于控制晶閘管的電路供電的第一 DC電壓和向輸入端子中的所述第一個輸入端子施加的第二 DC電壓。
[0023]將在下面的結合附圖對特定實施例的非限制性描述中詳細論述前述和其它的特征和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0024]圖1示意性地示出了配備有涌入電流限制電路的AC/DC轉換器的通常架構的示例；
[0025]圖2示意性地示出了用以形成倍壓轉換器的圖1的組件的修改例；
[0026]圖3示意性地示出了AC/DC轉換器的實施例；
[0027]圖4是用于控制圖3的轉換器的電路的實施例的部分電路圖；
[0028]圖5是具有正柵極電流的陰極柵極的實施例的簡化截面圖；
[0029]圖6是具有負柵極電流的陰極柵極的實施例的簡化截面圖；
[0030]圖7A、7B、7C和7D在定時圖中圖示出了處于倍壓模式的圖3的轉換器的操作；
[0031]圖8A、8B、8C和8D在定時圖中圖示出了處于跟隨器模式的圖3的轉換器的操作；
[0032]圖9示出了轉換器的另一實施例；以及
[0033]圖10部分示出了轉換器控制元件。
【具體實施方式】
[0034]在不同的附圖中已經(jīng)用相同的附圖標記來表示相同的元件。具體而言，對于不同實施例而言共同的結構和/或功能元件可以用相同的附圖標記表示并且可以具有相同的結構、尺寸和材料性質。為了清楚的目的，僅示出并將詳述對于所描述的實施例的理解有用的那些步驟和元件。具體而言，未詳述由功率轉換器供電的電路，所描述的實施例與通常的應用相兼容。在公開內容中，術語“連接”表示在兩個元件之間的直接連接，而術語“耦合”和“鏈接”表示在兩個元件之間的連接，其可以是直接的或者經(jīng)由一個或者多個其它元件。在引用術語“約”、“近似”或“在……的數(shù)量級”時，其意思是在10 %以內，優(yōu)選地到5 %以內。
[0035]圖1示意性地示出了配備有涌入電流限制電路的AC/DC轉換器的通常架構的示例。
[0036]兩個輸入端子12和14旨在于接收AC電壓Vac，例如配電網(wǎng)絡的電壓(例如，230或120伏，50或60Hz)。端子12經(jīng)由涌入電流限制組件2耦合到(例如全波)整流橋3的第一整流輸入端子32，整流橋3的第二整流輸入端子34連接到端子14。該橋的經(jīng)整流的輸出36和38分別連接到輸出端子16和18，遞送DC電壓Vdc。存儲和平流電容器CO耦合端子16和18。涌入電流限制組件由將端子12和32耦合的電阻器22、可以被控制為將電阻器22短路的開關24組成。在啟動時(電容器CO已放電)，開關24被關斷并且電阻器22限制電容器CO的充電電流。在穩(wěn)態(tài)中，開關24被導通以將電容器短路并且限制損耗。
[0037]更復雜的解決方案在應用AC電壓的輸入端子和整流橋之間使用用于控制橋導通相位角的器件，即用于選擇整流橋從其供電的AC電壓的每個半波的時間。在這樣的情況中，轉換器的啟動需要電壓源來對用于控制相位控制開關的電路供電。當前的解決方案經(jīng)常使用復雜的組件。
[0038]圖2示意性地示出了用以形成倍壓轉換器的圖1的組件的修改例。端子34經(jīng)由開關21耦合到將端子16和18連接的兩個電容性元件COl和C02的接合點(有可能抑制電容器CO)。假設元件COl和C02具有相同的電容，端子16和18之間的電壓Vdc在穩(wěn)態(tài)中對應于端子12和14之間的峰值電壓Vac的兩倍。
[0039]在圖1的組件中，開關24的存在在穩(wěn)態(tài)中生成損耗。在實踐中，這一開關可以由三端雙向可控硅形成并且損耗是由于這一三端雙向可控硅的導通狀態(tài)串聯(lián)電阻。
[0040]圖3示意性地示出了AC/DC轉換器的實施例。
[0041 ]其示出具有與應用AC電壓Vac的第一和第二端子12和14耦合的輸入端子32和34并且具有連接到用于供應DC電壓Vdc的第三和第四端子16和18的整流輸出端子36和38的整流橋。至少一個電容性元件將端子16和18互連。在圖3的示例中，在遞送電壓Vac的端子(這里是端子12)和橋之間插入電感性元件。
[0042]然而，不像圖1的整流橋，這里整流橋3由在橋的支路中連接，即在端子36和38之間串聯(lián)的兩個可控的晶閘管類型的整流元件Thl和Th2組成。在圖3的示例中，具有陽極柵極的晶閘管Thl將端子32連接到端子36，其中其陽極在端子32—側，而具有陰極柵極的晶閘管Th2將端子38連接到端子32，其中其陽極在端子38—側。兩個二極管D33和D35通過分別將端子34耦合到端子36并且將端子38耦合到端子34來完成橋，二極管D33和D35的陽極分別在端子34—側和在端子38—側。
[0043]在圖3的示例中，呈現(xiàn)了能夠在倍壓模式或者跟隨器模式中操作的轉換器。因此，提供了在端子16和18之間串聯(lián)連接的(具有相同值的)兩個電容性元件CO I和CO 2以及將電容性元件COl和C02的接合點44連接到端子14(并且因此連接到端子34)的元件21 (例如，跳接線、開關、繼電器等)。在連接21斷開時(在端子14和節(jié)點44之間沒有連接，橋3在跟隨器模式中操作，即電壓Vdc的最大值對應于電壓Vac的峰值(到損耗以內)。在連接21活躍時，轉換器在倍壓模式中操作，即電壓Vdc的最大值對應于電壓Vac的峰值的二倍。
[0044]晶閘管ThI和Th2由電子電路(例如為微處理器26)控制，該電子電路負責生成用于控制晶閘管Thl和Th2和經(jīng)由光、磁或電容技術的一個或兩個絕緣的耦合器(圖3中未示出)來控制這些晶閘管的脈沖。微控制器26接收不同的設定點CT或測量結果以根據(jù)由轉換器供電的負載的需要來在正確的時間生成脈沖。
[0045]圖4部分地示出用于控制圖3的組件的晶閘管Thl和Th2的電路的實施例。
[0046]選擇晶閘管Thl和Th2以使得它們的控制參照相同的點。因而，晶閘管Thl是陽極柵極晶閘管。它的控制因而參照端子32。晶閘管Th2是陰極柵極晶閘管。它的控制因而參照同一端子32 ο
[0047]在圖4的實施例中，選擇晶閘管Thl和Th2以分別通過柵極電流提取和柵極電流注入來操作。
[0048]在圖4的電路中，變壓器4的第一繞組L41從用DC電壓Vcc供電的控制器26接收脈沖控制。繞組L41的另一端耦合到在電源端子Vcc和接地端之間的兩個電容性元件C43和C44的接合點。變壓器4的第二繞組L42使其一端連接到端子32并且使其另一端耦合到晶閘管Thl和Th2的柵極。這一耦合經(jīng)由可選串聯(lián)電阻器R45和兩個二極管D46和D47來執(zhí)行，該兩個二極管D46和D47分別將繞組L42 (或電阻器R45)連接到晶閘管Th I和Th2的柵極。晶閘管Th I的陽極柵極耦合到二極管D46的陽極，而晶閘管Th2的陰極柵極連接到二極管D47的陰極，二極管D46的陰極和二極管D47的陽極連接到繞組L42(或電阻器R45)。
[0049]圖4的電路因而使得能夠向晶閘管Th2中注入柵極電流，以及從晶閘管Thl提取柵極電流。兩個晶閘管因而每次在向變壓器4的主繞組L41施加AC脈沖(+VCC/2-VCC/2類型)時被控制。
[0050]如果兩個控制希望例如通過