[发明专利]一种级联整流器

说明书

本发明公开了一种级联整流器，由以共源共栅配置与低压结构连接的高压结构形成的具有低正向电阻和快速切换时间的高压整流器装置。高压结构是双向常态半导体开关，具有两对栅极和源极端子，如果两个栅极端子中的任何一个受到反向偏置，它们都会关闭。低压结构是二极管，优选是肖特基或势垒二极管。该设备有利地形成为集成电路。通过将开关的端子对之一钳位到零伏，该设备可以像二极管一样工作，或者可以使用第二个端子对来提供三端受控整流器的功能。在其他可能的应用中，还有使用其中四个器件作为桥式整流器以及与IGBT连接的反并联二极管的集成电路。

技术领域

本发明涉及高压整流器本发明涉及高压整流器，尤其涉及与传统器件相比正向传导和开关损耗明显更低的器件。

背景技术

双极整流器通常用于高压应用（例如200-300V以上）。这些整流器通常以引脚结构实现，以提供足够的反向击穿能力。但是，本征区必须显示出高电阻率才能使器件正常工作。这导致正向传导模式下的高电压降，并且在许多大电流应用中，这是功率损耗的主要来源。

在某些情况下，可以用专用控制电路控制的开关来代替整流器。这些整流器称为同步整流器电路，具有减少正向传导损耗并提供快速开关的优势，但这需要使用有源电路来检测所需的状态并操作开关本身。

因此，仍然需要一种用于高电压的简单，低损耗，快速切换的整流器装置。

发明内容

本发明通过提供一种复合设备来满足上述需求，该复合设备包括以共源共栅配置与低压二极管（例如肖特基二极管等）连接的常开双向开关。优选地，两个部分被制造在公共基板上并且被封装以形成具有最小数量的引脚的IC，例如，少至2个引脚。IC中可以包含其他组件以提供其他功能。

这种双向开关能够在两个方向上传导和阻断电流。它们通常使用两个控制引脚或栅极来实现，以控制两个源极端之间的电流。器件通常处于开启状态：必须在各个栅极-源极对之间至少施加一个负偏压，以使器件关闭。如果栅极之一被反向偏置，则在源极端子之间将没有电流流动。这种类型的设备例如在美国专利No.5,235,337中示出。

低压二极管优选地连接在栅极-源极对之一之间，使得复合器件是自驱动的。另一对栅极-源极对可以通过将端子连接在一起而保持在零伏，或者可以使用外部控制信号来提供以SCR（硅控制整流器）或晶闸管的方式工作的三端子设备。此外，可以组合多个器件：例如，可以将四个器件制造为IC以形成整流桥，或者可以将一个器件与绝缘栅双极晶体管（IGBT）以反平行关系集成在一起，以提供为IGBT提供续流或反向电流保护功能。另外，上述相关申请Ser.No.1，No.2，No.1，No.2，No.6，No.6，No.2，No.6，No.6，No.6，No.2，No.6，No.2，No.6，No.2，No.6，No.2，No.6，No.2，No.6，No.2，No.6，No.2，No.6，No.6，No.6，No.2，No.2，No.2，No.2，No.2，No.6，No.2，No.6，No.2，No.1，No.2。

说明了高压升压转换器中整流器设备的使用。通过下面的描述，该设备的其他应用对于本领域技术人员将是显而易见的。

与常规的高压整流器相比，本发明提供了显着降低的传导损耗，并且同时由于没有恢复电流而提供了显着改善的开关速度。唯一的反向电流将是小型肖特基整流器的电容性位移电流，该电容性位移电流通常比双极性高压整流器小几个数量级。

因此，本发明的目的是提供一种具有非常低的正向传导损耗和快速的切换时间的高压整流器结构。

本发明的另一个目的是提供一种这样的整流器装置，其由低压二极管和以共源共栅配置连接的双向常开开关构成。

本发明的另一个目的是在各种电路应用中使用这种装置，包括但不限于，起整流器作用的两个端子装置，以SCR或晶闸管的形式起作用的三端子装置，全桥整流器，或与IGBT反并联配置。