全波整流器制造技术

公开了一种全波整流器。在一个实施例中，全波整流器包括：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；以及四个开关模式整流路径，被连接在输入路径的每个和输出路径的每个之间，其中开关模式整流路径被配置为在输入电压的第一半波期间把第一输入路径连接到第一输出路径并且把第二输入路径连接到第二输出路径，以及在输入电压的第二半波期间把第一输入路径连接到第二输出路径并且把第二输入路径连接到第一输出路径，并且其中开关模式整流路径包括共源共栅电路。

【技术实现步骤摘要】
全波整流器
本公开涉及全波整流器，特别是涉及桥式整流器。
技术介绍
桥式整流器是如下的一种类型的电气电路：其中四个整流路径被连接在两个交流电流（AC）输入路径的每个以及两个直流电流（DC）输出路径的每个之间以针对输入（半波）的任一极性提供相同的输出极性。整流路径通常包括一个或更多个二极管，这些二极管十分低效并且相当大地影响从AC能量到DC能量的功率转换的总体效率。该低效产生自二极管的正向电压，该正向电压可能达到1伏或更多。由于在桥式整流器的操作期间的任何时间时至少两个二极管被串联连接，因此在其输入电压在85和265伏（V）之间某处的普通电源电路中，由二极管引起的电压损失可能近似地在0.8和2.5%之间。由二极管引起的该低效经常被认为是过分的。
技术实现思路
全波整流器包括：被配置为接收交流输入电压的两个输入路径，被配置为提供直流输出电压的两个输出路径，以及被连接在输入路径的每个和输出路径的每个之间的四个开关模式整流路径。开关模式整流路径被配置为在输入电压的一个半波期间把一个输入路径连接到一个输出路径并且把另一个输入路径连接到另一个输出路径，以及在输入电压的另一个半波期间把第一输入路径连接到第二输出路径并且把第二输入路径连接到第一输出路径。开关模式整流路径包括共源共栅电路。附图说明在附图中图解这些和其它方面，在附图中，贯穿不同的视图，同样的参考标号指明对应的部分。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示图；图2是图解图1中示出的全波整流器的模拟结果的示图；图3是图1中示出的全波整流器的简化的等效电路示图；图4是在每个整流路径中具有三个晶体管的全波整流器的电路示图；以及图5是在每个整流路径中具有四个晶体管的全波整流器的电路示图。具体实施方式为了简单，在以下描述的示例性的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，但是可以各自被双极晶体管、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所替代。如图1所示，示例性桥式整流器包括四个整流路径A，B，C和D，这些整流路径被连接在两个AC输入路径AC1和AC2（连接到AC源V）中的每个和两个DC输出路径DC1和DC1（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可以被连接至地G。四个整流路径A，B，C和D中的每个包括可控制的开关，可以通过常开晶体管和常闭晶体管的共源共栅电路来提供可控制开关。共源共栅电路基本上为由后随有电流缓冲器的跨导放大器构成的两级放大器。可以从两个串联连接的晶体管构造共源共栅电路，其中一个晶体管操作为共源极（或者共发射极）并且另一个操作为共栅极（或者共基极）。共源共栅电路可以采用单个导电类型的晶体管（即，p沟道或n沟道场效应晶体管），或者不同导电类型的晶体管（即，p沟道和n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A和B仅包括n沟道场效应晶体管，而整流路径C和D包括n沟道晶体管和p沟道晶体管这两者。特别是，整流路径A和B可以被同样地构造并且可以包括常闭n沟道场效应晶体管Q1或Q2，其源极线被连接至输出路径DC1并且其栅极线被连接至相应的其它晶体管Q2或Q1的漏极线（共源共栅电路的共栅极级）。在整流路径A中，晶体管Q1的漏极线被连接至常开n沟道场效应晶体管Q3的源极线，其栅极被耦接至输出路径DC1并且其漏极线被连接至输入路径AC1（共源共栅电路的共源极级）。相应地，在整流路径B中，晶体管Q2的漏极线被连接至常开n沟道场效应晶体管Q4的源极线，其栅极被耦接至输出路径DC1并且其漏极线被连接至输入路径AC2。整流路径C和D也可以被同样地构造。整流路径C可以包括常闭p沟道场效应晶体管Q5，其漏极线被连接至输入路径AC1（共漏极级）并且其栅极线被连接至整流路径A中的晶体管Q1的漏极线。常开n沟道场效应晶体管Q7被经由其源极线连接到晶体管Q5的源极线，经由其栅极线连接到输入路径AC1并且经由其漏极线连接到输出路径DC2（共栅极级）。整流路径D可以包括常闭p沟道场效应晶体管Q6，其漏极线被连接至输入路径AC2并且其栅极线被连接至整流路径B中的晶体管Q2的漏极线。常开n沟道场效应晶体管Q8被经由其源极线连接到晶体管Q6的源极线，经由其栅极线连接到输入路径AC2并且经由其漏极线连接到输出路径DC2。晶体管Q1-Q8可以在晶体管Q1-Q8的相应的源极线和漏极线之间包括内部的类似二极管的结构（被称为体二极管D1-D8），由此在n沟道晶体管Q1-Q4，Q7和Q8中，类似二极管的结构的阳极被耦接至源极线并且阴极被耦接至漏极线。在p沟道晶体管Q5和Q6中，体二极管D5和D6的阴极被耦接至源极线并且其阳极被耦接至漏极线。当交流电压源V提供具有在输入线AC1上的正极性以及在输入线AC2上的负极性的电压时，与在输入路径AC2中的电势相比，在晶体管Q2的源极处（即，在输出路径DC1中）的电势在理论上高出近似为体二极管D2和D4的正向电压之和。因为晶体管Q4是常开晶体管，所以实际的电势差可能只是大约与体二极管D2的正向电压相同的值。出现在晶体管Q2的源极线和漏极线之间的电压相当低从而晶体管Q1不接收相关的栅极源极电压并且因此阻断。输入路径AC1和AC2之间的电压几乎与常开晶体管Q3的漏极线和常闭晶体管Q1的源极线之间的电压相同。在该操作状态下，常闭晶体管Q1和常开晶体管Q3这两者都阻断并且因此在它们的漏极线和源极线之间的节点处划分第一输入路径AC1和第一输出路径DC1之间的电压。在常闭晶体管Q1的漏极线处的电压还呈现在常闭晶体管Q2的栅极线和源极线之间，从而该晶体管和串联连接的常开晶体管Q4处于导通状态。在该操作状态下，体二极管D2和D4分别被晶体管Q2和Q4的导通的漏极-源极路径桥接。经由第一输出路径DC1和输入路径AC1流动通过负载L的电流可能在第一输出路径DC1和输入路径AC1之间引起电压降，该电压降由具有晶体管Q2和Q4的沟道的体二极管D2和D4的并联连接所限定，晶体管Q2和Q4具有欧姆特性。出现在常开晶体管Q3的漏极线和源极线之间的电压被反向地施加到常闭p沟道晶体管Q5的栅极-源极路径，晶体管Q5因此处于导通状态。当常闭时，晶体管Q5导通并且串联连接的常开晶体管Q7也导通。另一方面，在其导通状态下，常开晶体管Q4引起常闭p沟道晶体管Q6的栅极电压为低并且因此引起晶体管Q6和对应的串联连接的常开晶体管Q8阻断。晶体管Q6和Q8与晶体管Q1和Q3一起同时地阻断从而对应的整流路径A和B将输出路径DC1和DC2与输入路径AC1和AC2隔离。相反，整流路径B和C（其包括晶体管Q5，Q7，Q2和Q4）处于欧姆导通状态，从而输出路径DC1和DC2仅以很少的电压损失被切换到路径AC1和AC2。当交流电压源V提供具有在输入线AC1上的负极性以及在输入线AC2上的正极性的电压时，晶体管Q2，Q4，Q5和Q7（以及因而对应的整流路径B和C）处于阻断状态，而晶体管Q1，Q3，Q6和Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全波整流器，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；四个开关模式整流路径，被连接在输入路径的每个和输出路径的每个之间，其中开关模式整流路径被配置为在输入电压的第一半波期间把第一输入路径连接到第一输出路径并且把第二输入路径连接到第二输出路径，以及在输入电压的第二半波期间把所述第一输入路径连接到所述第二输出路径并且把所述第二输入路径连接到所述第一输出路径，并且其中开关模式整流路径包括共源共栅电路。

【技术特征摘要】
2013.12.23 US 14/1383291.一种全波整流器，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；四个开关模式整流路径，被连接在输入路径的每个和输出路径的每个之间，其中开关模式整流路径被配置为在输入电压的第一半波期间把第一输入路径连接到第一输出路径并且把第二输入路径连接到第二输出路径，以及在输入电压的第二半波期间把所述第一输入路径连接到所述第二输出路径并且把所述第二输入路径连接到所述第一输出路径，其中所述四个开关模式整流路径中的每个包括两个串联连接的晶体管，并且其中在所述四个开关模式整流路径中的第一和第二开关模式整流路径中，所述两个串联连接的晶体管形成具有第一常闭晶体管和第一常开晶体管的共源共栅电路。2.根据权利要求1所述的全波整流器，其中，在每个共源共栅电路中的所述第一常闭晶体管和所述第一常开晶体管具有相同的导电类型。3.根据权利要求2所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，所述第一常闭晶体管和所述第一常开晶体管为具有栅极、源极和漏极线的场效应晶体管；所述共源共栅电路的每个包括共源极级和共栅极级的串联连接；所述第一常闭晶体管被配置为所述共源共栅电路的共源极级；以及所述第一常开晶体管被配置为所述共源共栅电路的共栅极级。4.根据权利要求3所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，在第一和第二整流路径中的所述第一常闭晶体管的源极线被连接到相同的输出路径；以及在第一和第二整流路径中的所述第一常闭晶体管的栅极线与第一和第二整流路径中的相应的其它整流路径中的所述第一常闭晶体管的漏极线耦接。5.根据权利要求1所述的全波整流器，其中，在每个共源共栅电路中的所述第一常闭晶体管和所述第一常开晶体管具有不同的导电类型。6.根据权利要求5所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，所述第一常闭晶体管和所述第一常开晶体管是具有栅极、源极和漏极线的场效应晶体管；所述共源共栅电路的每个包括共漏极级和共栅极级的串联连接；所述第一常闭晶体管被配置为所述共源共栅电路的共漏极级；以及所述第一常开晶体管被配置为所述共源共栅电路的共栅极级。7.根据权利要求6所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，第一和第二整流路径中的一个整流路径中的所述第一常闭晶体管的漏极线和第一和第二整流路径中的另一个整流路径中的第一常开晶体管的漏极线被连接到相同的输入路径；以及在第一和第二整流路径中的一个整流路径中的所述共源共栅电路的共漏极级中的所述第一常闭晶体管的栅极线与第一和第二整流路径中的另一个整流路径中的共栅极级中的所述第一常开晶体管的源极线耦接。8.根据权利要求1所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，每个整流路径还包括第二常开晶体管，每个共源共栅电路中的所述第一常闭晶体管和第一与第二常开晶体管具有相同的导电类型。9.根据权利要求8所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，相同导电类型的所述第一常闭晶体管和第一与第二常开晶体管是具有栅极、源极和漏极线的场效应晶体管；所述共源共栅电路的每个包括共源极级和两个共栅极级的串联连接；所述第一常闭晶体管被配置为所述共源共栅电路的共源极级；以及第一与第二常开晶体管被配置为所述共源共栅电路的共栅极级。10.根据权利要求9所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，在第一和第二整流路径中的所述第一常闭晶体管的源极线被连接到相同的输出路径；以及在第一和第二整流路径中的第一与第二常闭晶体管的栅极线与第一和第二整流路径中的相应的其它整流路径中的所述第一常闭晶体管的漏极线耦接。11.根据权利要求1所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，第一和第二整流路径中的每个整流路径还包括第二常开晶体管，所述第一常闭晶体管与第一和第二常开晶体管相比具有不同的导电类型。12.根据权利要求11所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，所述第一常闭晶体管和第一与第二常开晶体管是具有栅极、源极和漏极线的场效应晶体管；所述共源共栅电路的每个包括共漏极级和两个共栅极级的串联连接；所述第一常闭晶体管被配置为所述共源共栅电路的共漏极级；以及第一与第二常开晶体管被配置为所述共源共栅电路的共栅极级。13.根据权利要求12所述的全波整流器，其中，在第一和第二整流路径中，第一和第二整流路径中的一个整流路径中的所述第一常闭晶体管的漏极线和第一和第二整流路径中的另一个整流路径中的第一与第二常开晶体管的漏极线连接到相同的输入路径；以及在第一和第二整流路径中的一个整流路径中的一个共源共栅电路中的共漏极级中的所述第一常闭晶体管的栅极线与第一和第二整流路径中的另一个整流路径中的共栅极级中的第一与第二常开晶体管的源极线耦接。14.根据权利要求1所述的全波整流器，其中至少第一和第二整流路径的每个包括具有至少四个常闭或四个常开晶体管的共源共栅电路，至少四个常闭或四个常开晶体管中的三个具有相同的导电类型并且一个具有另一导电类型。15.根据权利要求14所述的全波整流器，其中，在至少第一和第二整流路径中，常闭或常开晶体管是具有栅极、源极和漏极线的场效应晶体管；以及所述共源共栅电路的每个包括共漏极级和三个共栅极级的串联连接。16.根据权利要求15所述的全波整流器，其中在至少第一和第二整流路径中，所述被配置为共栅极级的常闭或常开晶体管的漏极线被连接到相同的输出路径，以及所述被配置为在每一整流路径中的所述共源共栅电路的共漏极级...

【专利技术属性】
技术研发人员：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