專利名稱：多相發(fā)電機整流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是與整流器有關(guān)，更詳而言之是指一種多相發(fā)電機整流器。
背景技術(shù)：
如汽車發(fā)電機等交流發(fā)電機通常設(shè)有一電壓調(diào)整器(voltage regulator)以及一整流器(rectifier)，并由通過上述的電壓調(diào)整器及整流器將發(fā)電機的輸出由交流電轉(zhuǎn)換成用以對電瓶充電或是其它利用的直流電。而現(xiàn)有工作于發(fā)電機高電壓、高電流環(huán)境的整流器，其每一相大多是由兩個硅半導(dǎo)體(P、N junction)的耐高壓二極管串接組成，以避免受發(fā)電機的瞬間異常高壓(約250 伏特)擊穿，而上述的二極管的順向壓降(forward voltage drop)約為1伏特左右，若發(fā)電機輸出150安培的電流，將產(chǎn)生150瓦的能量損耗，且該能量損耗會轉(zhuǎn)換能熱能而集中在整流器上，須利用散熱片由將熱能散出，以避免二極管過熱而燒毀。是以，當發(fā)電機輸出越大時，將越需要將需要大面積的二極管晶圓、及大體積的散熱片來增加有效散熱面積的大小， 以提升散熱的效果。然而，此舉不僅會造成整體的體積及重量增加，且越大片的晶圓因熱脹冷縮而影響其可靠度的程度也越大。另外，近年來，為降低與發(fā)電機關(guān)聯(lián)的電子零件因受發(fā)電機的瞬間異常高壓而損壞的機率，前述的硅半導(dǎo)體二極管逐漸由雪崩二極管(avalanche diode)所取代，以利用雪崩二極管的雪崩崩潰(avalanche breakdown)效應(yīng)將電壓牽制在一額定低壓(約23伏特) 內(nèi)，以避免電子零件受發(fā)電機的瞬間異常高壓而損壞。然而，上述的雪崩二極管不僅須執(zhí)行整流的功能，亦須吸收瞬間異常電壓所產(chǎn)生的焦耳數(shù)，此將造成雪崩二極管比前述的硅半導(dǎo)體二極管產(chǎn)生的熱量更多，換言之，雪崩二極管不僅更容易因過熱而損壞，亦需使用更大面積的晶圓以及更大體積的散熱片，而造成可靠度降低以及成本增加。再者，亦有業(yè)者為減少大電流輸出發(fā)電機(heavy duty alternator)的整流器的熱效應(yīng)，而利用兩顆硅半導(dǎo)體二極管并聯(lián)當成一組整流源件來使用，以平均分擔(dān)因功率損耗所造成的熱效應(yīng)。然而，硅半導(dǎo)體二極管的順向壓降屬負溫度系數(shù)特性，當溫度越高時則順向壓降越低，而電流將會集中流向順向壓降較低的硅半導(dǎo)體二極管，將使得溫度高者越來越高，而無法自動調(diào)整來平均分擔(dān)電流。綜合以上所述可得知，已知的整流器設(shè)計仍未臻完善，且尚有待改進之處。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種多相發(fā)電機整流器，不僅具有低能量耗損的特性，同時更具有高壓保護的功能。緣以達成上述目的，本實用新型所提供的多相發(fā)電機整流器包含有一輸入端口以及一輸出端口，且該輸出端口具有一正電端以及一負電端；另外，該多相發(fā)電機整流器的每一相包含有至少一正電整流元件，一端連接該輸入端口，且另一端連接該輸出端口的該正電端；至少一負電整流元件，一端連接該輸入端口，且另一端連接該輸出端口的該負電端，而與該正電整流元件串聯(lián)；該負電整流元件包含有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管(schottky diode)以及一具有反向崩潰(reverse breakdown)效應(yīng)的二極管，且該蕭特基二極管的正極連接該輸入端口，該蕭特基二極管的負極連接該輸出端口的該負電端。其中，該正電整流元件包含有一蕭特基二極管(schottky diode)，且該正電整流元件的蕭特基二極管的負極連接該輸入端口，而正極則連接該輸出端口的該正電端。其中，該正電整流元件還包含一具有反向崩潰(reverse breakdown)效應(yīng)的二極管，且該具有反向崩潰效應(yīng)的二極管是通過同極連接方式與該正電整流元件的蕭特基二極管并聯(lián)。其中，該正電整流元件的具有反向崩潰(reverse breakdown)效應(yīng)的二極管是一 Hili-MiW (avalanche diode)。其中，該具有反向崩潰(reverse breakdown)效應(yīng)的二極管是一雪崩二極管 (avalanche diode)0該多相發(fā)電機整流器包含有三個正電整流元件以及三個負電整流元件，且該輸入端口包含有一 R相端、一 S相端以及一 T相端，其中，所述正電整流元件的一端分別連接該輸入端口的該R相端、該S相端以及該T相端，另一端則同時連接該輸出端口的該正電端； 所述負電整流元件的一端分別與對應(yīng)的該正電整流元件連接該輸入端口的該端連接，另一端則同時連接該輸出端口的該負電端。該多相發(fā)電機整流器包含有四個正電整流元件以及四個負電整流元件，且該輸入端口包含有一 R相端、一 S相端、一 T相端以及一 N相中間抽頭端，其中，所述正電整流元件的一端分別連接該輸入端口的該R相端、該S相端、該T相端以及該N相中間抽頭端，另一端則同時連接該輸出端口的該正電端；所述負電整流元件的一端分別與對應(yīng)的該正電整流元件連接該輸入端口的該端連接，另一端則同時連接該輸出端口的該負電端。本實用新型的有益效果是其不僅具有低能量耗損的特性，同時更具有高壓保護的功能。

為能更清楚地說明本實用新型，以下列舉較佳實施例并配合附圖詳細說明如后， 其中圖1為本實用新型第一較佳實施例的電路圖。圖2為上述本實用新型第一較佳實施例正整流時的電流流向。圖3為上述本實用新型第一較佳實施例負整流時的電流流向。圖4為本實用新型第二較佳實施例的電路圖。圖5揭示本實用新型亦適用于的Y接三相發(fā)電機。圖6揭示本實用新型亦適用于的Y接三相四線發(fā)電機。
具體實施方式
請參閱圖1，為本實用新型第一較佳實施例的多相發(fā)電機整流器1，用以將一Δ接的三相發(fā)電機100產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電后輸出。該多相發(fā)電機整流器1包含有一輸入端口 10、一輸出端口 20、三組正電整流元件31-33以及三組負電整流元件41-43。其中[0024]該輸入端口 10用以接收三相發(fā)電機100產(chǎn)生的三相交流電，且該輸入端口包含有 R相端11、S相端12以及T相端13，并分別與該三相發(fā)電機100的R相、S相及T相連接。該輸出端口 20用以將整流后得到的直流電輸出，且該輸出端口 20具有一正電端 21以及一負電端22，用以分別代表該多相發(fā)電機整流器1輸出的直流電的正極與負極。該三正電整流元件31-33分別為R相正電整流元件31、S相正電整流元件32以及 T相正電整流元件33，所述正電整流元件31-33的一端同時與該輸出端口 20的正電端21 連接，而另一端則分別對應(yīng)連接該輸入端口 10的R相端11、S相端12以及T相端13。所述正電整流元件31-33分別包含有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管SD(Schottky diode)以及一具有反向崩饋(reverse breakdown)效應(yīng)的雪崩二極管AD(avalanche diode)，且所述正電整流元件31-33的蕭特基二極管SD的正極連接該輸出端口 20的正電端21，而負極則連接該輸入端口 10。所述負電整流元件41-43分別為R相負電整流元件41、S相負電整流元件42以及 T相負電整流元件43。所述負電整流元件41-43的一端同時與該輸出端口 20的負電端22 連接，而另一端則分別與對應(yīng)的該正電整流元件31-33連接該輸入端口 10的該端連接。各該負電整流元件41-43同樣包含有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管SD(Schottky diode)以及一雪崩二極管AD (avalanche diode)，且所述負電整流元件41-43的蕭特基二極管SD的正極連接該輸入端口 10，而負極則連接該輸出端口 20的負電端22。使用蕭特基二極管SD的目的在于其低順向壓降(約小于0.6伏特)的特性，將使得該多相發(fā)電機整流器1在整流時，電流將會集中流向順量壓降較低的蕭特基二極管SD， 且在固定電流下，越低的順向壓降將使得功率耗損越低，而功率損耗所產(chǎn)生的熱能也將隨的越低，換言之，其所需的晶圓面積及散熱片體積將因此而大幅降低。請參閱圖2，以該三相發(fā)電機100的R-S相電源為例，當R-S相電源為正電壓時， 電流由該R相端11流入并通過該R相正電整流元件31的蕭特基二極管SD后，由該輸出端口 20的正電端21輸出至一負載200 (如電瓶)，再由輸出端口 20的負電端22流入，最后經(jīng)過形成串聯(lián)回路的該S相負電整流元件42的蕭特基二極管SD而由S相端12流出。反之， 當該三相發(fā)電機100的R-S相電源如圖3所示為負電壓時，電流由該S相端12流入并通過該S相正電整流元件32的蕭特基二極管SD后，由該輸出端口 20的正電端21輸出至該負載200，再由輸出端口 20的負電端22流入，最后經(jīng)過形成串聯(lián)回路的該R相負電整流元件 41的蕭特基二極管SD而由R相端11流出。由此，利用上述圖2與圖3配合而達到全波整流的目的。而S-T相電源與T-R相電源的整流原理與上述R-S相電源的整流原理相同，于此容不再贅述。另外，將蕭特基二極管SD與雪崩二極管AD并聯(lián)的目的在于蕭特基二極管SD除具有低順向壓降的特性外，亦伴隨有低反向耐壓(最高約為200伏特左右)的特性，因此，在該三相發(fā)電機100高電壓、高電流的整流環(huán)境中，將容易造成蕭特基二極管SD被瞬間異常高壓擊穿而損毀。是以，通過將蕭特基二極管SD與雪崩二極管AD并聯(lián)，在該三相發(fā)電機100 產(chǎn)生瞬間異常高壓時，將造成該雪崩二極管AD反向崩潰而產(chǎn)生反向崩潰電壓(約19-23伏特)，且瞬間異常高壓產(chǎn)生的焦耳數(shù)將被雪崩二極管AD吸收，將使得蕭特基二極管SD兩端的電壓被控制在該雪崩二極管AD的反向崩潰電壓內(nèi)，換言之，蕭特基二極管SD的反向耐壓只要設(shè)計在25伏特左右即可避免燒毀的情事發(fā)生。另外，蕭特基二極管SD同時具有反向耐壓越低，其順向壓降越低的特性，是以，蕭特基二極管SD的反向耐壓設(shè)計在25伏特的低壓時，將使其同時具有較低的順向壓降，而導(dǎo)致其整流時的功率耗損也將隨的降低。再者， 因雪崩二極管AD不必執(zhí)行整流只負責(zé)吸收瞬間異常高壓產(chǎn)生時的焦耳數(shù)，將不會因多任務(wù)而造成溫度過高，而使得其所需的晶圓面積及散熱片體積同樣因此而大幅降低。請參閱圖4，為本實用新型第二較佳實施例的多相發(fā)電機整流器2，同樣是用以將該Δ接的三相發(fā)電機100產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電后輸出。該多相發(fā)電機整流器2包含有與上述實施例相同結(jié)構(gòu)的一輸入端口 50、一輸出端口 60以及三組負電整流元件81-83， 與此容不再贅述。而與上述實施例不同處在于該多相發(fā)電機整流器2的各正電整流元件 71-73僅具有單一蕭特基二極管SD而已，上述設(shè)計的目的是因為電路中電子的實際流動方向是與電流相反，換言之，當該三相發(fā)電機100的瞬間異常高壓產(chǎn)生時，電子將大量往所述負電整流元件81-83移動，是以，所述負電整流元件81-83的雪崩二極管AD只要設(shè)計能分攤掉瞬間異常電壓所產(chǎn)生的焦耳數(shù)，將可同樣達到保護所述蕭特基二極管DS不會被瞬間異常高壓燒毀的目的。另外，因內(nèi)部總構(gòu)件數(shù)減少，將可降低整體晶圓面積及散熱片體積， 進一步達到降低成本的功效。必須說明的是，本實用新型的多相發(fā)電機整流器除適用于上述的Δ接的該三相發(fā)電機100外，以第一實施例為例，該多相發(fā)電機整流器1亦同樣適用于如圖5所示的Y接三相發(fā)電機300上；或是如圖6所示，在該多相發(fā)電機整流器1的構(gòu)件基礎(chǔ)下多增加一組N相正電整流元件34以及一組N相負電整流元件44，且在輸入端口多增加一 N相中間抽頭端 14，以用在Y接三相四線發(fā)電機400上，而其達成的功效與上述各實施例無異，于此容不再贅述。當然，除上述的三相發(fā)電機外，本實用新型亦適用于其它結(jié)構(gòu)的多相發(fā)電機。除第一實施例所述的該多相發(fā)電機整流器1外，第二實施例的該多相發(fā)電機整流器2亦可達到相同的效果。另外，本實用新型除使用雪崩二極管外，亦可依需求改用同樣具有反向崩潰 (reverse breakdown)效應(yīng)的齊納二極管(zener diode)或是瞬態(tài)電壓抑制器CTransient Voltage Suppressor, TVS)來達到高壓保護的效果。再者，只要在負電整流元件中使用同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管 (schottky diode)以及一雪崩二極管(avalanche diode)來達到低耗能與高壓防止的目的，其正電整流元件不管使用何種構(gòu)件來達到整流的目的，亦屬本實用新型的其它實施態(tài)樣而已。綜合以上所述可得知，本實用新型的多相發(fā)電機整流器不僅具有低能量耗損的特性，同時更具有高壓保護的功能。以上所述僅為本實用新型較佳可行實施例而已，凡是應(yīng)用本實用新型說明書及申請專利范圍所為的等效結(jié)構(gòu)及制作方法變化，理應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多相發(fā)電機整流器，其特征在于，包含有一輸入端口以及一輸出端口，且該輸出端口具有一正電端以及一負電端；另外，該多相發(fā)電機整流器的每一相包含有至少一正電整流元件，一端連接該輸入端口，且另一端連接該輸出端口的該正電端；至少一負電整流元件，一端連接該輸入端口，且另一端連接該輸出端口的該負電端，而與該正電整流元件串聯(lián)；該負電整流元件包含有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管以及一具有反向崩潰效應(yīng)的二極管，且該蕭特基二極管的正極連接該輸入端口，該蕭特基二極管的負極連接該輸出端口的該負電端。
2.如權(quán)利要求1所述的多相發(fā)電機整流器，其特征在于，其中，該正電整流元件包含有一蕭特基二極管，且該正電整流元件的蕭特基二極管的負極連接該輸入端口，而正極則連接該輸出端口的該正電端。
3.如權(quán)利要求2所述的多相發(fā)電機整流器，其特征在于，其中，該正電整流元件還包含一具有反向崩潰效應(yīng)的二極管，且該具有反向崩潰效應(yīng)的二極管是通過同極連接方式與該正電整流元件的蕭特基二極管并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求3所述的多相發(fā)電機整流器，其特征在于，其中，該正電整流元件的具有反向崩潰效應(yīng)的二極管是一雪崩二極管。
5.如權(quán)利要求1所述的多相發(fā)電機整流器，其特征在于，其中，該具有反向崩潰效應(yīng)的二極管是一雪崩二極管。
6.如權(quán)利要求1所述的多相發(fā)電機整流器其特征在于，，包含有三個正電整流元件以及三個負電整流元件，且該輸入端口包含有一 R相端、一 S相端以及一 T相端，其中，所述正電整流元件的一端分別連接該輸入端口的該R相端、該S相端以及該T相端，另一端則同時連接該輸出端口的該正電端；所述負電整流元件的一端分別與對應(yīng)的該正電整流元件連接該輸入端口的該端連接，另一端則同時連接該輸出端口的該負電端。
7.如權(quán)利要求1所述的多相發(fā)電機整流器，其特征在于，包含有四個正電整流元件以及四個負電整流元件，且該輸入端口包含有一 R相端、一 S相端、一 T相端以及一 N相中間抽頭端，其中，所述正電整流元件的一端分別連接該輸入端口的該R相端、該S相端、該T相端以及該N相中間抽頭端，另一端則同時連接該輸出端口的該正電端；所述負電整流元件的一端分別與對應(yīng)的該正電整流元件連接該輸入端口的該端連接，另一端則同時連接該輸出端口的該負電端。
專利摘要一種多相發(fā)電機整流器，其每一相包含有至少一正電整流元件以及至少一負電整流元件，其中，該負電整流元件具有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管(schottky diode)以及一具有雪崩崩潰(avalanche breakdown)效應(yīng)的二極管，且該蕭特基二極管的正極連接該輸入端口，而負極連接該輸出端口的負電端，藉以利用上述設(shè)計達到低耗能及高壓保護的目的。
文檔編號H02M7/12GK202034861SQ20112006543
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月9日
發(fā)明者魏成榖 申請人:車王電子(寧波)有限公司