Ac/dc轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利說明】AC/DC轉(zhuǎn)換器
[0001 ] 本申請要求2015年6月22日提交的法國專利申請N0.15/55691的優(yōu)先權(quán)，該法國專利申請的內(nèi)容整體按法律所允許的最大程度通過引用被合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開總地涉及電子設(shè)備并且更具體地涉及AC/DC轉(zhuǎn)換器。本公開更具體地涉及具有功率因子校正(PFC)的功能的轉(zhuǎn)換器并且普遍應(yīng)用于使用這樣的轉(zhuǎn)換器的任意系統(tǒng)，例如用于控制電機(jī)、充電器、開關(guān)式電源等的電路。
【背景技術(shù)】
[0003]基于整流元件的很多AC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)是已知的，所述整流元件可以是可控的(例如晶閘管)或者不可控的(二極管)，被組裝成整流橋，用AC電壓供電并給出DC電壓，這個DC電壓本身可能再被轉(zhuǎn)換回AC電壓。
[0004]在這些結(jié)構(gòu)中，利用完整的轉(zhuǎn)換器支路以及具有二極管的另一臂的解決方案(通常被稱為“圖騰柱”)是一種基于按脈沖寬度調(diào)制的方式被控制的兩個開關(guān)的無橋式結(jié)構(gòu)。
[0005]文獻(xiàn)EP-A-2515420描述了“圖騰柱”類型的功率因子校正轉(zhuǎn)換器的示例。
[0006]涌入電流，即輸出電容器上的電壓尚未達(dá)到足夠的電壓水平時出現(xiàn)在AC電壓的每個半波上的電流峰值，尤其是出現(xiàn)在啟動階段的涌入電流通常需要被限制。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]實施例克服了常見的功率轉(zhuǎn)換器控制電路的缺點中的一部分或者全部缺點。
[0008]實施例提供了“圖騰柱”類型的功率因子校正功率轉(zhuǎn)換器。
[0009]因而，實施例提供一種AC/DC轉(zhuǎn)換器，包括:
[0010]用于接收AC電壓的第一端子和第二端子；
[0011]用于供應(yīng)DC電壓的第三端子和第四端子；
[0012]被串聯(lián)連接在第三與第四端子之間的兩個開關(guān)，所述兩個開關(guān)的接合點被連接到第一端子；以及
[0013]被串聯(lián)連接在第三和第四端子之間的兩個可控整流元件，所述兩個可控整流元件的接合點被連接到第一端子或第二端子。
[0014]根據(jù)實施例，兩個二極管與兩個開關(guān)中的每個開關(guān)相應(yīng)地并行連接。
[0015]根據(jù)實施例，所述兩個二極管由開關(guān)的本征二極管形成。
[0016]根據(jù)實施例，整流元件是相位角受控的。
[0017]根據(jù)實施例，兩個整流元件分別是陰極柵極和陽極柵極晶閘管，陽極柵極晶閘管可以通過從其柵極提取電流來控制。
[0018]根據(jù)實施例，陽極柵極晶閘管被連接到第三端子。
[0019]根據(jù)實施例，晶閘管被相同的脈沖信號控制。
[0020]根據(jù)實施例，陽極柵極晶閘管被連接到第四端子，陰極柵極晶閘管被連接到第三端子并且可以通過注入和/或提取柵極電流來控制。
[0021]根據(jù)實施例，整流元件是陽極柵極晶閘管，該陽極柵極晶閘管可以通過從該晶閘管的柵極提取電流來控制。
[0022]一種實施例提供轉(zhuǎn)換器，還包括:
[0023]用于為至少可控整流元件的控制電路供電的電路；以及
[0024]將第一和第二端子之一耦合到所述電源電路的至少一個二極管。
[0025]本實用新型的優(yōu)點在于，保持“圖騰柱”結(jié)構(gòu)的高效率的同時抑制涌入電流限制電阻。類似地，本實用新型保持低共模噪聲，參考電勢(通常是地面總線)處的端子按AC電源的頻率而不是按用于控制開關(guān)Tl和T2的脈沖的頻率被開關(guān)。此外，對于其中三端雙向可控硅類型的部件被置于AC電壓側(cè)的情況，它們的晶閘管可以用被用于控制三端雙向可控硅的電壓Vdd(被稱為“負(fù)電壓”)來供電。本實用新型與被選擇用于“圖騰柱”結(jié)構(gòu)中的部件T1、T2、Dfl和Df2的常見結(jié)構(gòu)兼容。例如，開關(guān)Tl和Τ2是功率晶體管。根據(jù)另一示例，二極管Dfl和Df2由利用硅、碳化硅或另外的技術(shù)制成的MOSFET晶體管的本征二極管形成。
[0026]前述及其它特征和優(yōu)點將結(jié)合附圖在下面對具體實施例的非限制性描述中被詳細(xì)討論。
【附圖說明】
[0027]圖1示意性地示出了所謂的“圖騰柱”AC/DC功率因子校正轉(zhuǎn)換器的常見結(jié)構(gòu)的示例；
[0028]圖2示意性地示出了“圖騰柱”AC/DC轉(zhuǎn)換器的實施例；
[0029]圖3是圖2的轉(zhuǎn)換器的可控整流元件的控制電路的實施例的部分電路圖；
[0030]圖4示意性地部分地示出了“圖騰柱”AC/DC轉(zhuǎn)換器的另一實施例；
[0031 ]圖5示意性地部分地示出了 “圖騰柱”AC/DC轉(zhuǎn)換器的又一實施例；
[0032]圖6示意性地部分地示出了又一實施例。
[0033]圖7是具有正柵極電流的陰極柵極晶閘管的實施例的簡化橫截面視圖；以及
[0034]圖8是具有負(fù)柵極電流的陰極柵極晶閘管的實施例的簡化橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0035]相同的元件在不同的附圖中用相同的標(biāo)號來表示。具體而言，不同實施例所共用的結(jié)構(gòu)和/或功能元件可以用相同的標(biāo)號來表示并且可以具有相同的結(jié)構(gòu)、尺寸和材料屬性。為了清楚起見，只有對理解所描述的實施例有用的那些步驟和元件被顯示并將被詳細(xì)說明。具體而言，由功率轉(zhuǎn)換器供電的電路未被詳細(xì)描述，所描述的實施例與常見應(yīng)用兼容。在本公開中，術(shù)語“被連接”指兩個元件之間的直接連接，而術(shù)語“被耦合”和“被鏈接”指可能是直接連接或者經(jīng)由一個或多個其它元件實現(xiàn)的兩個元件之間的連接。當(dāng)用到術(shù)語“大約”、“近似”或者“數(shù)量級”時，指在10 %以內(nèi)，優(yōu)選在5 %以內(nèi)。
[0036]圖1示意性地示出了裝配有涌入電流限制電路的“圖騰柱”AC/DC轉(zhuǎn)換器的常見結(jié)構(gòu)的示例。
[0037]兩個輸入端子12和14用于接收AC電壓Vac，例如配電網(wǎng)絡(luò)的電壓(例如230或120伏，50或60Hz)。端子12經(jīng)由涌入電流限制部件2被耦合到電感元件L的第一端子，所述電感元件L的第二端子被耦合到用于給出DC電壓Vdc的兩個端子16和18之間的兩個開關(guān)T2和Tl的接合點32，端子18限定參考電勢(通常是地面)。兩個二極管Dfl和Df2也被串聯(lián)連接在端子16與18之間并且它們的接合點被連接到節(jié)點32，二極管Dfl的陽極被連接到端子18，同時二極管Df2的陰極被連接到端子16。端子14被連接到端子16和18之間的兩個二極管Dl和D2的接合點34，二極管Dl的陽極被連接到端子18，同時二極管D2的陰極被連接到端子16。存儲平滑電容器C連接端子16和18。最后，導(dǎo)通開關(guān)SI被插置在端子12與電路2之間。
[0038]涌入電流限制電路2由(經(jīng)由開關(guān)SI)將端子12耦合到節(jié)點32的電阻器R形成，以限制轉(zhuǎn)換器啟動時(電容器C被放電時)的涌入電流。開關(guān)S2在穩(wěn)定狀態(tài)下使電阻器R短路并且從而限制電容器被放電時該電阻器的損耗。
[0039]在電壓Vac的正半波期間，開關(guān)T2保持關(guān)斷。二極管Dl驅(qū)動并耦合端子18(即輸出電壓Vdc的參考電勢)到端子14。開關(guān)Tl在脈沖寬度調(diào)制下被控制并且二極管Df2在開關(guān)Tl關(guān)斷期間被用作續(xù)流二極管。在負(fù)半波期間，開關(guān)Tl保持關(guān)斷。二極管D2驅(qū)動并耦合端子14到端子16(即耦合到輸出電壓Vdc的高電勢)。開關(guān)T2在脈沖寬度調(diào)制下被控制并且二極管Dfl在開關(guān)T2關(guān)斷期間被用作續(xù)流二極管。
[0040]圖2示意性地示出了“圖騰柱”電流限制AC/DC轉(zhuǎn)換器的實施例。
[0041]與圖1的組件相比，二極管Dl和D2用晶閘管Thl和Th2代替。在圖2的示例中，晶閘管Thl具有陰極柵極并且其陽極被連接到端子18，而晶閘管Th2具有陽極柵極并且其陰極被連接到端子16。
[0042]晶閘管Thl和Th2的使用使得相位角控制成為可能，相對于經(jīng)整流的電壓Vac的零值有一個導(dǎo)通延遲，這使得能夠通過執(zhí)行軟啟動來限制啟動時的涌入電流。晶閘管導(dǎo)通時間被逐漸增加以提供電容器C的漸進(jìn)式充電。因而，圖1的電路2不再是必需的。
[0043]在穩(wěn)定狀態(tài)下，晶閘管Thl和Th2在正半波和負(fù)半波期間被分別接通以恢復(fù)圖1的二極管Dl和D2的功能。
[0044]根據(jù)實施例，用于將轉(zhuǎn)換器設(shè)置為備用的開關(guān)SI被保留或者不被保留。
[0045]在圖2的示例中，設(shè)置為去掉開關(guān)SI并利用晶閘管Thl和Th2的存在來在轉(zhuǎn)換器被設(shè)置為備用期間開通所有傳導(dǎo)支路。
[0046]為了保持電源允許新的啟動，用于生成電容器C’兩端的DC電壓Vcc的電路22(電源)被提供以為電路26提供電源，所述電路26例如是負(fù)責(zé)生成用于控制晶閘管Thl和Th2的脈沖的微控制器Ge)。二極管D3將端子12和14中的一個端子連接到電路22以進(jìn)行半波整流。二極管D4可以將端子12和14中的另一個端子連接(圖2中的虛線連接)到電路22用于全波整流。
[0047]如果開關(guān)SI被保留，則該開關(guān)的接通會啟動電路22的電源。
[0048]微控制器26通過采用光、磁或電容技術(shù)的一個或兩個絕緣耦合器28控制晶閘管Thl和Th2的柵極。微控制器26接收不同的設(shè)置點CT或測量值以在正確的時間接通晶閘管Th I和Th2以用于穩(wěn)定狀態(tài)下的全波控制。
[0049]在圖2的實施例中，晶閘管Thl和Th2被選擇以使得它們的控制參考相同的點。因而，晶閘管Th2是陽極柵極晶閘管。因而其控制參考端子34。晶閘管Thl是陰極柵極晶閘管。因而其控制參考相同的端子34。晶閘管Th2和Thl被選擇為都通過柵極電流提取來工作。該實施例使得能夠通過使用其正端子(Vdd)被連接到端子34的單個輔助電源來控制這兩個晶閘管。
[0050]圖3部分示出了功率轉(zhuǎn)換器及其