一種bjt型單相橋式全控整流電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及整流（AC-DC)電路，應(yīng)用于交流輸入、直流輸出的電能變換場(chǎng)合， 如：微能量收集系統(tǒng)、新能源發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池充電系統(tǒng)等，尤其是一種單相橋式全控整流 電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 整流（AC-DC)電路是一種能將交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能的電路，應(yīng)用十分廣泛。 按交流輸入相數(shù)分類，整流電路可分為單相電路和多相電路；按電路結(jié)構(gòu)分類，整流電路可 分為橋式電路和零式電路；按組成的器件分類，整流電路可分為不可控電路、半控電路和全 控電路。
[0003] 適用于中小功率應(yīng)用場(chǎng)合的全控型器件主要有M0SFET和BJT。早期，Si材料的 BJT具有較大的驅(qū)動(dòng)損耗、較高的開關(guān)損耗、較大的器件動(dòng)態(tài)阻抗等缺點(diǎn)。因此，為了獲得低 功耗，中小功率的單相橋式全控整流電路大多采用M0SFET。但是，M0SFET是電壓型驅(qū)動(dòng)器 件，與電流型驅(qū)動(dòng)器件BJT相比，M0SFET的驅(qū)動(dòng)電路要比BJT的驅(qū)動(dòng)電路更復(fù)雜。尤其在 超低壓或高壓的工作環(huán)境中，M0SFET驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)難度相當(dāng)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有M0SFET型單相橋式全控整流電路中M0SFET驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜、驅(qū)動(dòng)效 率較低的不足，本實(shí)用新型提供一種簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)效率較高的BJT型單相橋式全控 整流電路。
[0005] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種BJT型單相橋式全控整流電路，所述整流電路包括輸入電容Ci、PNP型BJT管 Ql、PNP 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、NPN 型 BJT 管 Q5、輸出電容 Co、二 極管D1、二極管D2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和用于通過控制NPN型BJT管Q5的基極電流 實(shí)現(xiàn)對(duì)PNP型BJT管Q1和PNP型BJT管Q2工作狀態(tài)的控制的受控電流源Ml，輸入電容Ci 的一端同時(shí)與單相交流電源vac的正端、二極管D1的陽極、PNP型BJT管Q1的發(fā)射極以及 NPN型BJT管Q3的發(fā)射極相連，PNP型BJT管Q1的集電極同時(shí)與電阻R2的一端、PNP型 BJT管Q2的集電極、輸出電容Co的一端、負(fù)載Z1的一端以及輸出電壓vo的正端相連，PNP 型BJT管Q1的基極同時(shí)與PNP型BJT管Q2的基極以及電阻R1的一端相連，PNP型BJT管 Q2的發(fā)射極同時(shí)與NPN型BJT管Q4的發(fā)射極、二極管D2的陽極、輸入電容Ci的另一端以 及單相交流電源vac的負(fù)端相連，NPN型BJT管Q3的集電極同時(shí)與NPN型BJT管Q5的發(fā)射 極、NPN型BJT管Q4的集電極、輸出電容Co的另一端、負(fù)載Z1的另一端以及輸出電壓vo的 負(fù)端相連，NPN型BJT管Q5的集電極與電阻R1的另一端相連，NPN型BJT管Q5的基極同時(shí) 與電阻R3的一端以及受控電流源Ml的端口 a相連，電阻R3的另一端同時(shí)與二極管D1的 陰極以及二極管D2的陰極相連，NPN型BJT管Q3的基極同時(shí)與電阻R2的另一端以及NPN 型BJT管Q4的基極相連。
[0007] 進(jìn)一步，電阻R1兩端并聯(lián)加速電容C1，電阻R2兩端并聯(lián)加速電容C2,電阻R3兩 端并聯(lián)加速電容C3。該優(yōu)選方案能加速所述BJT型單相橋式全控整流電路的動(dòng)態(tài)特性。
[0008] 更進(jìn)一步，所述受控電流源Ml包括NPN型BJT管Qal、電阻Ral、電阻Ra2、電阻Ra3 和電容Cal，NPN型BJT管Qal的集電極為受控電流源Ml的端口 a，NPN型BJT管Qal的發(fā) 射極同時(shí)與電阻Ra3的一端、電容Cal的一端以及輸出電壓vo的負(fù)端相連，NPN型BJT管 Qal的基極同時(shí)與電阻Ra2的一端以及電阻Ra3的另一端相連，電阻Ra2的另一端同時(shí)與電 阻Ral的一端以及電容Cal的另一端相連，電阻Ral的另一端與二極管D1的陰極相連。所 述BJT型單相橋式全控整流電路具有輸入電壓過壓保護(hù)功能。
[0009] 更進(jìn)一步，所述受控電流源Ml包括NPN型BJT管Qbl、二極管Dbl、電阻Rbl、電阻 Rb2和電容Cbl，負(fù)載Z1的一端與輸出電壓vo的正端相連，負(fù)載Z1的另一端同時(shí)與二極管 Dbl的陽極以及電阻Rbl的一端相連，NPN型BJT管Qbl的集電極為受控電流源Ml的端口 a，NPN型BJT管Qbl的發(fā)射極同時(shí)與輸出電壓vo的負(fù)端、電阻Rb2的一端、電容Cbl的一端 以及電阻Rbl的另一端相連，NPN型BJT管Qbl的基極同時(shí)與電阻Rb2的另一端、電容Cbl 的另一端以及二極管Dbl的陰極相連。所述BJT型單相橋式全控整流電路具有輸出電流限 流保護(hù)功能。
[0010] 本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為：隨著新型半導(dǎo)體材料器件的發(fā)展，新材料（如Sic)的 BJT已表現(xiàn)出了較小的驅(qū)動(dòng)損耗、很低的電阻系數(shù)、較快的開關(guān)速度、較小的溫度依賴性、良 好的短路能力以及不存在二次擊穿等諸多優(yōu)點(diǎn)。在中小功率的單相橋式全控整流電路中采 用新材料的BJT，不但可以獲得低功耗，而且還可以簡(jiǎn)單化全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路。
[0011] 單相橋式全控整流電路采用BJT，利用BJT工作性能的優(yōu)點(diǎn)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單 和高效率。
[0012] 本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在：BJT型單相橋式全控整流電路具有將交流電 能轉(zhuǎn)換成直流電能的能力，電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)效率高、適合于多種控制方法。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實(shí)用新型基本的電路結(jié)構(gòu)不意圖。
[0014] 圖2是本實(shí)用新型加速動(dòng)態(tài)特性后的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1的電路圖。
[0016] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2的電路圖。
[0017] 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例1在輸出電容Co容值較小時(shí)的仿真工作波形圖。
[0018] 圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例2在輸出電容Co容值較小時(shí)的仿真工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0020] 參照?qǐng)D1和圖2, 一種BJT型單相橋式全控整流電路，所述整流電路包括輸入電容 Ci、PNP 型 BJT 管 Q1、PNP 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、NPN 型 BJT 管 Q5、 輸出電容Co、二極管D1、二極管D2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和用于通過控制NPN型BJT管 Q5的基極電流實(shí)現(xiàn)對(duì)PNP型BJT管Q1和PNP型BJT管Q2工作狀態(tài)的控制的受控電流源 M1，輸入電容Ci的一端同時(shí)與單相交流電源vac的正端、二極管D1的陽極、PNP型BJT管 Q1的發(fā)射極以及NPN型BJT管Q3的發(fā)射極相連，PNP型BJT管Q1的集電極同時(shí)與電阻R2 的一端、PNP型BJT管Q2的集電極、輸出電容Co的一端、負(fù)載Z1的一端以及輸出電壓vo 的正端相連，PNP型BJT管Q1的基極同時(shí)與PNP型BJT管Q2的基極以及電阻R1的一端相 連，PNP型BJT管Q2的發(fā)射極同時(shí)與NPN型BJT管Q4的發(fā)射極、二極管D2的陽極、輸入電 容Ci的另一端以及單相交流電源vac的負(fù)端相連，NPN型BJT管Q3的集電極同時(shí)與NPN型 BJT管Q5的發(fā)射極、NPN型BJT管Q4的集電極、輸出電容Co的另一端、負(fù)載Z1的另一端以 及輸出電壓vo的負(fù)端相連，NPN型BJT管Q5的集電極與電阻R1的另一端相連，NPN型BJT 管Q5的基極同時(shí)與電阻R3的一端以及受控電流源Ml的端口 a相連，電阻R3的另一端同 時(shí)與二極管D1的陰極以及二極管D2的陰極相連，NPN型BJT管Q3的基極同時(shí)與電阻R2的 另一端以及NPN型BJT管Q4的基極相連。
[0021] 進(jìn)一步，電阻R1兩端并聯(lián)加速電容C1，電阻R2兩端并聯(lián)加速電容C2,電阻R3兩 端并聯(lián)加速電容C3。該優(yōu)選方案能加速所述BJT型單相橋式全控整流電路的動(dòng)態(tài)特性。
[0022] 實(shí)施例1 :參照?qǐng)D1、圖3和圖5,本實(shí)用新型實(shí)施例1具有輸入電壓過壓保護(hù)功能， 它由輸入電容Ci、PNP型BJT管Ql、PNP型BJT管Q2、NPN型BJT管Q3、NPN型BJT管Q4、 NPN型BJT管Q5、輸出電容Co、二極管D1、二極管D2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、受控電流源 Ml組成。其中，受控電流源Ml又由NPN型BJT管Qal、電阻Ral、電阻Ra2、電阻Ra3、電容 Cal組成。
[0023] 如圖3所示，輸入電容Ci的一端同時(shí)與單相交流電源vac的正端、二極管D1的陽 極、PNP型BJT管Q1的發(fā)射極以及NPN型BJT管Q3的發(fā)射極相連，PNP型BJT管Q1的集電 極同時(shí)與電阻R2的一端、PNP型BJT管Q2的集電極、輸出電容Co的一端、負(fù)載Z1的一端以 及輸出電壓vo的正端相連，PNP型BJT管Q1的基極同時(shí)與PNP型BJT管Q2的基極以及電 阻R1的一端相連，PNP型BJT管Q2的發(fā)射極同時(shí)與NPN型BJT管Q4的發(fā)射極、二極管D2 的陽極、輸入電容Ci的另一端以及單相交流電源vac的負(fù)端相連，NPN型BJT管Q3的集電 極同時(shí)與NPN型BJT管Q5的發(fā)射極、NPN型BJT管Q4的集電極、輸出電容Co的另一端、負(fù) 載Z1的另一端以及輸出電壓vo的負(fù)端相連，NPN型BJT管Q5的集電極與電阻R1的另一 端相連，NPN型BJT管Q5的基極同時(shí)與電阻R3的一端以及受控電流源Ml的端口 a相連， 電阻R3的另一端同時(shí)與二極管D1的陰極以及二極管D2的陰極相連，NPN型BJT管Q3的 基極同時(shí)與電阻R2的另一端以及NPN型BJT管Q4的基極相連，NPN型BJT管Qal的集電 極為受控電流源Ml的端口 a，NPN型BJT管Qal的發(fā)射極同時(shí)與電阻Ra3的一端、電容Cal 的一端以及輸出電壓vo的負(fù)端相連，NPN型BJT管Qal的基極同時(shí)與電阻Ra2的一端以及 電阻Ra3的另一端相連