本公開總體上涉及電子電路，并且更具體地涉及基于二極管和晶閘管形成整流橋。

背景技術(shù)：

已知基于晶閘管的使用的可控整流橋的多種實施方式。

例如，美國專利號6493245描述了一種整流橋，其具有設(shè)置在橋上部中的陰極-門極晶閘管，即，陰極被連接到整流電壓的正電位。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一個實施例克服了具有晶閘管的常見整流橋的所有或部分缺點。

另一實施例更具體地提供了一種具有簡化控制的可控整流橋。

另一實施例提供了一種與由橋控制的負載的電流以顯著的比例變化的應用兼容的可控整流橋。

由此，一個實施例提供了一種整流電路，包括：

至少一個第一二極管，在施加AC電壓的第一端子和傳輸整流電壓的第一端子之間；

至少一個第一陽極-門極晶閘管，在施加AC電壓的第二端子和傳輸整流電壓的第二端子之間，第一晶閘管的陽極被連接到第二整流電壓傳輸端子；

至少一個第一級，用于控制第一晶閘管，包括：

第一晶體管，其將晶閘管的門極耦合到相對于第二整流電壓傳輸端子的電位是負電位的傳輸端子；以及

第二晶體管，其將第一晶體管的控制端子連接到相對于第二整流電壓傳輸端子的電位是正電位的傳輸端子，

第一晶閘管的陽極被連接到由所述正和負電位定義的電壓的公 共電位。

根據(jù)一個實施例，該電路進一步包括：

至少一個第二二極管，在施加AC電壓的第二端子和傳輸整流電壓的第一端子之間；

至少一個第二陽極-門極晶閘管，在施加AC電壓的第一端子和傳輸整流電壓的第二端子之間，第二晶閘管的陽極被連接到傳輸整流電壓的第二端子；以及

至少一個第二級，用于控制第二晶閘管，包括：

第三晶體管，其將第二晶閘管的門極耦合到傳輸所述負電位的所述端子；以及

第四晶體管，其將第三晶體管的控制端子連接到傳輸所述正電位的所述端子。

一個實施例提供了一種整流電路，包括：

第一端子和第二端子，旨在接收AC電壓；

第三端子和第四端子，旨在傳輸整流電壓；

整流橋，其具有分別連接到第一和第二端子的輸入端子，并具有

分別連接到第三端子并通過第一陽極-門極晶閘管被連接到第四端子的輸出端子；

用于控制晶閘管的級，包括：

第一晶體管，其將第一晶閘管的門極耦合到相對于傳輸整流電壓的第二端子的電位是負電位的傳輸端子；以及

第二晶體管，其將第一晶體管的控制端子連接到相對于第二整流電壓傳輸端子的電位是正電位的傳輸端子，

第一晶閘管的陽極被連接到由所述正和負電位定義的電壓的公共電位。

根據(jù)一個實施例，第二或第二和第四晶體管由數(shù)字電路控制。

根據(jù)一個實施例，電阻元件被插入在第一或每個晶閘管的門極與第一晶體管或第一和第三晶體管中的每個之間。

根據(jù)一個實施例，電阻元件被插入在第一或每個第一和第三晶體 管的基極與第二或第二和第四MOS晶體管中的每個之間。

根據(jù)一個實施例，第一或第一和第三晶體管是雙極晶體管，優(yōu)選NPN型。

根據(jù)一個實施例，第二或第二和第四晶體管是MOS晶體管。

根據(jù)一個實施例，控制電路由通過電源電路傳輸?shù)恼妷?Vdd)供電，電源電路連接到第一整流電壓傳輸端子，電容器將電源電路連接到第二整流電壓端子。

根據(jù)一個實施例，所述負電位由電荷泵電路從電源電路獲得。

根據(jù)一個實施例，與電阻元件串聯(lián)連接的至少一個二極管將傳輸整流電壓的第二端子連接到施加AC電壓的端子中的一個。

本公開的實施例提供的整流電路不需要使用光耦合器或電流絕緣變壓器類型的轉(zhuǎn)換元件來為晶閘管施加控制信號。這顯著簡化了可控整流橋的形成，并降低了其成本。

前述以及其他特點和優(yōu)勢將在下面的具體實施例的非限制性描述中結(jié)合附圖詳細討論。

附圖說明

圖1是具有晶閘管的常見整流橋的示例的電路圖；

圖2是具有晶閘管的可控整流電路的實施例的方框圖；

圖3是圖2的電路的實施例的電路圖；

圖4圖示了用于生成用于圖2和3的整流橋的負電壓的電路的示例；

圖5部分地示出了備選實施例；

圖6部分地示出了另一備選實施例；以及

圖7部分地示出了另一實施例。

具體實施方式

相同的元件在不同的附圖中被指定相同的附圖標記。為了清楚，只有那些對理解所描述的實施例有用的步驟和元件被示出和詳述。具 體而言，整流電壓如何使用沒有被詳述，所描述的實施例與這種整流電壓的常見應用兼容。而且，用于從微控制器生成控制信號的電路也沒有被詳述，此處所描述的實施例還與常見控制信號生成電路兼容。為了簡化，在下面的說明中，二極管和晶閘管中的正向壓降將被忽略。

圖1是上面提及的文檔US 6493245中描述的類型的具有晶閘管的可控整流橋的示例的電路圖。該橋是全波橋，并且包括在傳輸整流電壓Vout的兩個端子11和12之間的兩個并聯(lián)支路。每條支路分別包括分別連接到二極管D1和D2的晶閘管Th1和Th2，二極管的陽極在端子12那一側(cè)，其限定了整流電壓Vout的最負電位(通常是接地或基準電位)。晶閘管和二極管的相應連接點限定了施加待整流的AC電壓Vac的兩個端子13和14。電容元件C通常被連接在端子11和12之間來平滑整流電壓。

晶閘管Th1和Th2是旨在由信號CT控制的陰極-門極晶閘管。

在這種可控整流橋中，不能應用直接源自微控制器的控制電壓，更一般地，也不能應用直接參照基準電位12的電壓，因為晶閘管Th1和Th2的陰極的參照在整流電壓的最正電位(端子11)側(cè)。這使得使用電流隔離變壓器或光耦合器類型的轉(zhuǎn)換元件15來轉(zhuǎn)換控制信號的參照。

這種實施方式增加了可控整流橋的生產(chǎn)成本。

圖2以框圖的形式非常示意地示出可控整流電路(具有晶閘管的整流橋)的一個實施例。該電路包括整流橋，其具有傳輸整流電壓Vout的兩個端子21和22之間的兩條并聯(lián)支路，端子22表示基準電位，通常是接地GND。每個支路包括在端子21和22之間分別連接到晶閘管TH1、TH2的二極管D3、D4，晶閘管的陽極被連接到端子22，二極管的陰極被連接到端子21。兩條支路的各自中點限定了施加待整流的AC電壓Vac的端子23和24，端子23被連接到二極管D3的陽極和晶閘管TH1的陰極，端子24被連接到二極管D4的陽極和晶閘管TH2的陰極。優(yōu)選地，濾波電容元件C連接端子21和22。

晶閘管TH1和TH2是陽極-門極晶閘管。晶閘管TH1和TH2的 各自門極經(jīng)由級4和5接收來自電路3的控制信號，其中電路3是數(shù)字控制電路或微控制器類型(CTRL)的。例如，控制電路3是由低正電壓供電(例如，具有從3.3伏至12伏范圍的值)的微控制器或集成電路。低正電壓Vdd被提供在端子25和端子22之間，端子25在正電位Vdd。與電壓Vout(在從幾十伏到數(shù)百伏的范圍內(nèi))相比，電壓Vdd更低。

為了電流在晶閘管TH1和TH2之一中流動，其陽極電壓應該大于它的陰極電壓，并且它應該通過將電流汲取到其門極上而被激活。由于晶閘管TH1和TH2的陽極被連接到端子22，為了汲取電流到它們各自的門極上，后者必須被置于相對于接地的負電位。為了能夠直接處理(沒有光耦合器等)從電路3接收的控制信號，級4和5由正電位Vdd(端子25)供電。然而，為了將門極置于負電位，級4和5的基準(低電位)是提供在端子26上的負電位-Vdd′，而不是接地。根據(jù)適配到應用和所使用的部件和電路的正電壓和負電壓，電位Vdd和-Vdd′的絕對值可以相同或不同。

圖3是圖2的電路的實施例的電路圖。特別地，圖3詳述了形成級4和5和生成正電壓Vdd的示例。

每一級4、5分別包括分別與NPN型雙極晶體管T4、T5串聯(lián)在晶閘管TH1、TH2的門極與電位-Vdd的端子26之間的電阻器R4、R5，晶體管T4或T5的發(fā)射極被連接到端子26。晶體管T4、T5的基極分別經(jīng)由分別與電阻器R4′、R5′串聯(lián)連接的MOS晶體管M4、M5連接到電位Vdd的端子25。晶體管M4、M5分別在端子25側(cè)。晶體管M4和M5的柵極被連接到提供DC控制信號的控制電路3的輸出。另一方面，電路或微控制器3可從未示出的其它電路接收信息。

在靜態(tài)中，晶體管M4和M5的柵極在電位Vdd。因此，晶體管M4和M5以及晶體管T4和T5關(guān)斷。然后晶閘管TH1和TH2關(guān)斷，并且整流橋關(guān)斷。

為了接通晶閘管TH1或TH2中的一個，電路3將其連接到對應晶體管M4或M5門極的輸出置于接地。因此，晶體管M4、M5分別 被接通。接著，基極電流被分別注入晶體管T4、T5的基極，將其接通。然后，門極電流被汲取到相關(guān)的晶閘管TH1或TH2的門極上，因此橋的對應支路導通。

實際上，晶閘管TH2在輸入電壓Vac的正半波期間被接通，晶閘管TH1在負半波期間被接通。

電阻器R4′、R5′、R4和R5使得能夠設(shè)置晶體管T4和T5各自的基極中以及晶閘管TH1和TH2各自的門極中的電流。

作為變化，MOS晶體管M4和M5可用雙極晶體管代替，例如，如果電路3能夠提供電流控制。類似地，雙極晶體管T4和T5可用MOS晶體管代替。

正電壓Vdd可源自外部電源，但是，優(yōu)選地，由電源電路6(DC/DC)從電壓Vout產(chǎn)生。電容元件Ca連接在電路6和端子22之間。電路6是電壓調(diào)節(jié)器類型的，用來提供適用于電路3的電源電壓。

優(yōu)選地，負電壓-Vdd′通過電路7(NS)間接從電壓Vout獲得，電路7從電壓Vdd產(chǎn)生電壓-Vdd′。

圖4示出了用于產(chǎn)生負電壓-Vdd的電路7的示例。

在該示例中，電路7具有電容電荷泵的形式，并且，在端子26和22之間，包括并聯(lián)的第一電容器C71與兩個串聯(lián)連接的二極管D72和D73，二極管D72和D73的陽極在端子26側(cè)。二極管D72和D73的連接點74(二極管D73的陽極和二極管D72的陰極)通過與電阻器R76串聯(lián)的第二電容器C75連接到端子77，端子77被施加一系列Vdd電位的脈沖。端子77例如被連接到數(shù)字電路3的輸出端子。諸如圖4所示的電荷泵電路的操作本質(zhì)上是常見的。

生成負電源電壓的其他結(jié)構(gòu)例如可被提供為具有多個電容級。

與圖1的電路相比，所描述的實施例的優(yōu)勢在于，不再需要使用光耦合器或電流絕緣變壓器類型的轉(zhuǎn)換元件來為晶閘管施加控制信號。這顯著簡化了可控整流橋的形成，并降低了其成本。

在電壓Vdd和-Vdd′由外部電路提供的實施例中，控制信號可由 電路3提供，電路3甚至具有初始放電的電容器C。

在圖3的實施例中，電壓Vdd和-Vdd′從電壓Vout獲得，應當提供啟動輔助。

圖5部分地圖示了啟動電路的實施例。

根據(jù)該示例，電感元件L被設(shè)置在端子23和24之一(圖5中，端子23)與橋的輸入之間，其中橋具有連接到其的這一端子。該電感的作用是當晶閘管TH1和TH2接通時，而電容器C沒有或僅僅被稍微充電時，減慢從端子23和24采樣的電流的增長。

電感元件(未示出)例如也可被放置在端子21與晶閘管TH1和TH2的兩個陽極的公共點之間的輸出處。該電感元件可被放置在電容器C的上游或下游。這種類型的元件例如可被用在開關(guān)電源電路中，用來校正從網(wǎng)絡(luò)采樣的電流的功率因數(shù)。

圖6部分地圖示了啟動電路的變化。

根據(jù)該示例，二極管D6經(jīng)由電阻器R6將輸入端子之一(例如，端子24)連接到接地22。另一二極管D7可將另一輸入端子(例如，端子23)連接到電阻器R6，以在全波模式中啟動。該電阻(其通常具有溫度變化系數(shù))用于使電容器C在通電時充電，而電路3還沒有被通電，從而不能控制晶閘管TH1和TH2，因此晶閘管TH1和TH2在關(guān)斷狀態(tài)(否則阻止C的任何充電)。這種實施例使能對電路3供電，同時避免橋輸入處的電感元件。

圖7部分地圖示了另一實施例，其中整流橋是僅由二極管D1、D2、D3和D4形成的全波橋。這相當于用二極管D1和D2代替晶閘管TH1和TH2。那么該橋由單個陽極-門極晶閘管TH控制，晶閘管TH連接在二極管D1和D2的公共陽極與端子22之間。晶閘管TH由電路4控制。

已經(jīng)描述了各種實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到各種替換、修改和改進。更具體地，雖然結(jié)合與全波整流橋相關(guān)的示例描述了這些實施例，但是可通過使用單個晶閘管來提供半波橋。也可提供多相網(wǎng)絡(luò)，其具有與相數(shù)同樣多的晶閘管-二極管臂(例如，用于三相網(wǎng)絡(luò)的三 個晶閘管和三個二極管)。此外，能夠控制整流橋的控制信號的生成取決于應用，并且在本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)該應用的能力范圍內(nèi)。此外，基于上面描述的功能指示，已經(jīng)描述的實施例的實際實現(xiàn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。

這種替換、修改和改進旨在作為本公開的一部分，并旨在本實用新型的精神和范圍內(nèi)。因此，前面的描述僅是示例的方式，不是旨在限制。本實用新型僅由下面定義的權(quán)利要求及其等價形式限定。