半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及在各種電子設(shè)備中使用的AC適配器以及開(kāi)關(guān)電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于商用電源的電壓范圍是4(:100￥?六0240￥，因此對(duì)于電器產(chǎn)品而言，按照每個(gè)發(fā)貨目的地，輸入電壓容許范圍有所不同。
[0003]中國(guó)國(guó)內(nèi)專(zhuān)用的電壓是AC240V，因此，例如開(kāi)關(guān)電源部中所使用的輸入平滑電解電容器的耐壓(WV) —般設(shè)為400WV。另外，在國(guó)際規(guī)格中，考慮到瞬時(shí)電壓上升，多數(shù)使用420WV和450WV。在開(kāi)關(guān)電源的交流輸入電壓達(dá)到容許范圍以上的情況下，存在輸入平滑電解電容器冒煙或著火的危險(xiǎn)，因此有以下這樣的對(duì)策:在交流線之間追加作為過(guò)電壓箝位元件的變阻器或使用較高耐壓的電解電容器。另外，也有如日本特開(kāi)2010-172150那樣，在檢測(cè)到過(guò)電壓時(shí)，使用繼電器等使電壓箝位電路進(jìn)行工作的方法。
[0004]【專(zhuān)利文獻(xiàn)I】:日本特開(kāi)2010-172150號(hào)公報(bào)
[0005]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I提出的電路結(jié)構(gòu)中，I為交流電源，2為整流單元，3為過(guò)電壓檢測(cè)單元，4為繼電器驅(qū)動(dòng)單元，5為繼電器，6為電阻，7為恒壓元件，8為平滑電容器，9為負(fù)載。如圖4那樣在檢測(cè)到整流后電壓的過(guò)電壓時(shí)，繼電器5處于開(kāi)路狀態(tài)，基于電阻6和恒壓元件7的電壓箝位電路進(jìn)行工作。通過(guò)事先將箝位電壓設(shè)為比輸入平滑電解電容器的耐壓低來(lái)防止對(duì)電解電容器本身施加過(guò)電壓。然而，這種方法存在電解電容器耐壓大于箝位電壓這樣的限制。假設(shè)在使用400WV的輸入平滑電解電容器的情況下，則需要將箝位電壓設(shè)定為380V等較低值。
[0006]通常在容許AV288V輸入的情況下，將電解電容器耐壓設(shè)為420WV即可。然而，由于存在上述條件，因此會(huì)發(fā)生如下問(wèn)題:在將箝位電壓例如設(shè)定為400V時(shí)，箝位電路在AC288V下就進(jìn)行工作。為了避免上述問(wèn)題，需要例如將箝位電壓提升至420V且將電解電容器耐壓設(shè)為450WV。
[0007]針對(duì)前述的日本特開(kāi)2010-172150，考慮了如下方法:在電解電容器的土電極中的一個(gè)電極上設(shè)置開(kāi)關(guān)元件，在商用電源的過(guò)電壓輸入時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件。開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)的線間電容為電解電容器。但是，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件處于截止(斷開(kāi))狀態(tài)時(shí)，由于電解電容器和開(kāi)關(guān)元件之間的靜電容量比的關(guān)系，輸入電壓幾乎都被施加到開(kāi)關(guān)元件。因此，開(kāi)關(guān)元件的耐壓例如需要500?600V的高耐壓(參照如下計(jì)算式)。
[0008]Co(開(kāi)關(guān)導(dǎo)通)=Cel
[0009]C。(開(kāi)關(guān)截止)=(Csw*Cel)/(Csw+Cel) ? Csw
[0010]開(kāi)關(guān)截止時(shí)的電壓施加狀態(tài)是:
[0011 ] Vsw = Q/Csw= (Co/Csw)*Vin(DC) * (Csw/Csw)*Vin(DC) * Vin(DC)
[0012]VeI = Q/CeI = (Co/CeI)*Vin(DC) * (Csw/Cel)*Vin(DC) * 0
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]鑒于上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的課題在于，即使在商用電源的輸入過(guò)電壓時(shí)，也能夠可靠地保護(hù)電解電容器而不必過(guò)度提高開(kāi)關(guān)元件的耐壓。
[0014]為了解決上述課題，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方式，提供一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在該半導(dǎo)體裝置中，具有:整流電路，其輸入交流電源并整流為直流電壓；串聯(lián)電路，其連接在所述整流電路的輸出端子之間，所述串聯(lián)電路是通過(guò)與平滑電容器串聯(lián)地連接了阻抗元件和開(kāi)關(guān)元件的并聯(lián)電路而成的；以及負(fù)載，其連接在所述整流電路的輸出端子之間，對(duì)所述整流電路的輸出端子的電壓進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)所述輸出端子的電壓超過(guò)規(guī)定的電壓時(shí)，使所述開(kāi)關(guān)元件從導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂?br>[0015]根據(jù)本實(shí)用新型，半導(dǎo)體裝置具有電解電容器和開(kāi)關(guān)元件，電解電容器具有能夠應(yīng)對(duì)商用電源的容許范圍的耐壓，開(kāi)關(guān)元件具有所設(shè)想的商用電源的輸入過(guò)電壓與該電解電容器的耐壓之間的差分電壓以上的耐壓。通過(guò)具有這樣的半導(dǎo)體裝置，可以廉價(jià)地構(gòu)成商用電源的輸入過(guò)電壓保護(hù)電路。
【附圖說(shuō)明】

[0016]圖1是表示本實(shí)用新型的實(shí)施方式的各元件的電壓分擔(dān)的圖。
[0017]圖2表示圖1示出的實(shí)用新型的工作時(shí)序圖。
[0018]圖3示出了表示實(shí)用新型的實(shí)施方式的電路圖例。
[0019]圖4表示現(xiàn)有技術(shù)的電路框圖。
[0020]圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)的開(kāi)關(guān)元件的連接例和各元件的外加電壓之間關(guān)系的圖。
[0021]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0022]1:交流電源；2:整流器;Cel:電解電容器;R:電阻；Z:產(chǎn)生泄漏電流的電路或高阻抗元件。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1表示本實(shí)用新型的實(shí)施方式的各元件的電壓分擔(dān)。圖1的DC/DC轉(zhuǎn)換器中內(nèi)置有輸入過(guò)電壓檢測(cè)電路且具有如下功能:在檢測(cè)到輸入過(guò)電壓時(shí)，使開(kāi)關(guān)元件SW從導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂?br>[0024]在一般的電解電容器的耐壓試驗(yàn)中，200WV以上耐壓的電解電容器在WV+50V的情況下，能夠無(wú)異常地承受大概30秒鐘。例如，在WV = 420V的情況下，能夠承受到470V，但當(dāng)整流后電壓的過(guò)電壓產(chǎn)生狀態(tài)長(zhǎng)于30秒時(shí)，會(huì)導(dǎo)致冒煙或著火這樣的不良情況。因此，如圖1那樣，通過(guò)在開(kāi)關(guān)元件上并聯(lián)連接產(chǎn)生泄漏電流的電路或高阻抗元件來(lái)設(shè)定電解電容器Cel和充電時(shí)間常數(shù)，避免在檢測(cè)到輸入過(guò)電壓后開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)時(shí)向電解電容器不停地施加過(guò)電壓(假設(shè)470V)。另外，產(chǎn)生泄漏電流的電路也可以是恒流源。
[0025]這里，圖2表示圖1示出的實(shí)用新型的工作時(shí)序圖。
[0026]如圖2所示，在整流后電壓的過(guò)電壓產(chǎn)生時(shí)的電壓上升期間內(nèi)，通過(guò)設(shè)定上述產(chǎn)生泄漏電流的電路或高阻抗元件與電解電容器Cel的時(shí)間常數(shù)，即使是低壓開(kāi)關(guān)元件也能夠發(fā)揮出整體的耐壓。這樣，通過(guò)以微小電流緩慢地進(jìn)行充電，可以緩和電解電容器的過(guò)電壓狀態(tài)，延長(zhǎng)達(dá)到最大容許施加電壓所需的時(shí)間。如圖2所示，在開(kāi)關(guān)元件SW斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)R來(lái)限制過(guò)電壓所引起的對(duì)Cel的充電。當(dāng)然，也可以將R變更為恒流電路。通過(guò)這些對(duì)策，能夠在一定的過(guò)電壓施加時(shí)間內(nèi)降低開(kāi)關(guān)元件SW的耐壓。
[0027]作為實(shí)際的電路，如圖3那樣，通過(guò)在電解電容器Cel的負(fù)電極上連接開(kāi)關(guān)元件SW，使得控制電路變得簡(jiǎn)單。
[0028]在圖3中，在DC/DC轉(zhuǎn)換器側(cè)內(nèi)置有輸入過(guò)電壓檢測(cè)電路，在檢測(cè)到預(yù)定電壓值以上的輸入電壓的情況下，使開(kāi)關(guān)元件SW從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻刂?。?dāng)輸入電壓小于預(yù)定電壓值時(shí)，使開(kāi)關(guān)元件SW從截止回到導(dǎo)通。這相當(dāng)于圖2的開(kāi)關(guān)元件截止期間的工作。
[0029]尤其是，在開(kāi)關(guān)元件使用了功率MOSFET時(shí)，即使在輸入過(guò)電壓施加期間，也能夠通過(guò)體二極管使電解電容器的充電能量在DC/DC轉(zhuǎn)換器側(cè)再生。即，即使在輸入過(guò)電壓狀態(tài)下，商用電源也是正弦波波形。商用電源的正弦波波形的峰值附近以外則下降到穩(wěn)定電壓380V以下。因此，在商用電源的正弦波波形的峰值附近以外的期間內(nèi)，電解電容器Cel的充電電壓較高。在電解電容器的充電電壓較高的期間內(nèi)，經(jīng)由功率MOSFET的體二極管從電解電容器Ce I向DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行供電。另外，在商用電源的整流電壓比穩(wěn)定電壓380V高的期間內(nèi)，從商用電源側(cè)向DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行供電。由此，DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作可以不必中斷而向負(fù)載連續(xù)地進(jìn)行供電。
[0030]另外，如前所述，即使在輸入過(guò)電壓狀態(tài)的期間內(nèi)，也存在從電解電容器Cel向DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行供電的放電期間。因此，在電解電容器Cel的過(guò)電壓施加中，根據(jù)上述產(chǎn)生泄漏電流的電路或高阻抗元件與電解電容器Cel之間的時(shí)間常數(shù)和上述放電而緩慢地進(jìn)行充電和放電。由此，具有能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)到達(dá)電解電容器的最大容許施加電壓的時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
[0031]以上說(shuō)明了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但上述實(shí)施方式是用于使本實(shí)用新型的技術(shù)思想具體化的例子，本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不將各個(gè)結(jié)構(gòu)、組合等限定為上述內(nèi)容。本實(shí)用新型能夠在不脫離主旨的范圍內(nèi)施加各種改變。
[0032]例如，泄漏電流產(chǎn)生電路可以是外置電阻或內(nèi)置電阻，或者也可以是集成化的恒流電路，也可以被組裝到DC/DC轉(zhuǎn)換器或被組裝到DC/DC轉(zhuǎn)換器控制電路的半導(dǎo)體裝置中。
[0033]如上所述，本實(shí)用新型的商用電源過(guò)電壓時(shí)的輸入平滑電容器保護(hù)電路和集成電路非常適合電源裝置的保護(hù)。因此，可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備中使用的AC適配器和開(kāi)關(guān)電源裝置等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 整流電路，其輸入交流電源并整流為直流電壓； 串聯(lián)電路，其連接在所述整流電路的輸出端子之間，所述串聯(lián)電路是通過(guò)與平滑電容器串聯(lián)地連接了阻抗元件和開(kāi)關(guān)元件的并聯(lián)電路而成的；以及 負(fù)載，其連接在所述整流電路的輸出端子之間，對(duì)所述整流電路的輸出端子的電壓進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)所述輸出端子的電壓超過(guò)規(guī)定的電壓時(shí)，使所述開(kāi)關(guān)元件從導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述阻抗元件和所述平滑電容器的時(shí)間常數(shù)使得當(dāng)過(guò)電壓被輸入到所述整流電路時(shí)，在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)不會(huì)達(dá)到所述平滑電容器的最大容許施加電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 與所述開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接有二極管， 所述二極管的極性被連接成構(gòu)成了所述平滑電容器的蓄積電荷經(jīng)由所述負(fù)載進(jìn)行放電的路徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述阻抗元件由恒流源構(gòu)成。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供半導(dǎo)體裝置，其在商用電源的輸入過(guò)電壓時(shí)進(jìn)行輸入平滑用電解電容器的過(guò)電壓保護(hù)。本實(shí)用新型具有如下半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括：整流電路(2)，其輸入交流電源(1)并整流為直流電壓；連接在整流電路(2)的輸出端子之間的DC/DC轉(zhuǎn)換器；以及連接在整流電路(2)的輸出端子之間的串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路是通過(guò)與輸入平滑用電解電容器(Cel)串聯(lián)地連接了阻抗元件(R)和開(kāi)關(guān)元件(SW)的并聯(lián)電路而成的，其中，DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)整流電路(2)的輸出端子電壓進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)輸出端子的電壓超過(guò)規(guī)定的電壓時(shí)，使開(kāi)關(guān)元件(SW)從導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂?br>【IPC分類(lèi)】H02M7/217, H02H7/125
【公開(kāi)號(hào)】CN205385420
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620128135
【發(fā)明人】吉永充達(dá)
【申請(qǐng)人】三墾電氣株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日