[实用新型]栅控整流器

说明书

技术领域

本实用新型有关一种栅控整流器以提高整流效率。

背景技术

已知的整流电路(rectification circuits)利用二极管(diodes)的单向导通(unidirectional conduction)特性将交流弦波电压(AC sinusoidal voltage)整流成直流脉波电压(DC pulsating voltage)。例如，图1为半波整流电路(half-waverectification circuit)；图2A、2B、3A与3B为全波整流电路(full-wave rectificationcircuit)；其中，L与N分别为火线(line)与中性线(neutral)；T1与T2为隔离变压器(isolation transformers)；D0、D1、D2与D3为整流二极管(rectificationdiodes)；BD1与BD2为桥式二极管(bridge diodes)；R0为负载电阻(loadresistors)。

二极管整流器通常苦于较高的导通损失(conduction loss)。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种栅控整流器以降低导通损失且提高整流效率。

本实用新型的栅控整流器包含一线电(line voltage)极性检测电路、一固定电压源、一驱动电路与一栅控晶体管。

该栅控晶体管可为一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或一绝缘栅双极晶体管(IGBT)。若负载为电阻性(resistive)，该栅控晶体管可为一双向MOSFET(BMOS)、一单向MOSFET(UMOS)或一IGBT。若负载为电容性(capacitive)，该栅控晶体管须为一UMOS或一IGBT。该固定电压源由外部电路提供或感应且被参考至该MOSFET的源极或该IGBT的发射极。该线电压极性检测电路检测线电压的极性且控制该驱动电路以导通或截止该栅控晶体管。

本实用新型的栅控整流器，其优点是：可以离散零件(discrete components)或集成电路(integrated circuits)实现，可被应用于整流电路以降低导通损失且提高整流效率。

附图说明

图1为已知的半波整流器的电路图。

图2A、2B、3A与3B为已知的全波整流器的电路图。

图4、5A、5B、6A、6B与6C为根据本实用新型的NMOS整流器的电路图。

图7A与图7B为根据本实用新型的第一实施例的NMOS驱动结构电路示意图。

图8为根据本实用新型的第二实施例的NMOS驱动结构电路示意图。

图9为根据本实用新型的第三实施例的NMOS驱动结构电路示意图。

图10为根据本实用新型的第四实施例的NMOS驱动结构电路示意图。

具体实施方式

一般而言，二极管、UMOS与绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)具有单向导通(unidirectional conduction)的特性但BMOS具有双向导通(bidirectional conduction)的特性。在图6B中负载R0为电阻性，栅控晶体管可为BMOS Q0、Q1、Q2与Q3、UMOS或IGBT。在图6C中负载C7为电容性，栅控晶体管须为UMOS U0、U1、U2与U3或IGBT。本实用新型中的栅控晶体管可为但不受限于(can be but not limited to)NMOS。为便于说明，本文假设该栅控晶体管为NMOS且线电压源为单相(single-phase)。

以NMOS取代整流电路中的二极管须满足两个条件：(1)该NMOS的本体二极管(body diode)与该二极管同向(in the same direction)；图4、图5A、图5B、图6A与图6B分别对应于图1、图2A、图2B、图3A与图3B。(2)该NMOS须被一驱动结构正确地驱动以维持与二极管相同的导通特性；本实用新型所揭示的驱动结构示于图7A、图7B、图8、图9与图10。

须强调栅控整流器的应用于整流电路可为但不受限于单相整流电路诸如图4、图5A、图5B、图6A、图6B与图6C且可被推广至两相(two-phase)或三相(three-phase)整流电路等等。