全波整流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及全波整流器，特別是涉及橋式整流器。
【背景技術(shù)】
[0002]橋式整流器是如下的一種類型的電氣電路:其中四個(gè)整流路徑被連接在兩個(gè)交流電流(AC)輸入路徑的每個(gè)以及兩個(gè)直流電流(DC)輸出路徑的每個(gè)之間以針對輸入(半波)的任一極性提供相同的輸出極性。整流路徑通常包括一個(gè)或更多個(gè)二極管，這些二極管十分低效并且相當(dāng)大地影響從AC能量到DC能量的功率轉(zhuǎn)換的總體效率。該低效產(chǎn)生自二極管的正向電壓，該正向電壓可能達(dá)到I伏或更多。由于在橋式整流器的操作期間的任何時(shí)間時(shí)至少兩個(gè)二極管被串聯(lián)連接，因此在其輸入電壓在85和265伏(V)之間某處的普通電源電路中，由二極管引起的電壓損失可能近似地在0.8和2.5%之間。由二極管引起的該低效經(jīng)常被認(rèn)為是過分的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]全波整流器包括:被配置為接收交流輸入電壓的兩個(gè)輸入路徑，被配置為提供直流輸出電壓的兩個(gè)輸出路徑，以及被連接在輸入路徑的每個(gè)和輸出路徑的每個(gè)之間的四個(gè)開關(guān)模式整流路徑。開關(guān)模式整流路徑被配置為在輸入電壓的一個(gè)半波期間把一個(gè)輸入路徑連接到一個(gè)輸出路徑并且把另一個(gè)輸入路徑連接到另一個(gè)輸出路徑，以及在輸入電壓的另一個(gè)半波期間把第一輸入路徑連接到第二輸出路徑并且把第二輸入路徑連接到第一輸出路徑。開關(guān)模式整流路徑包括共源共柵電路。
【附圖說明】
[0004]在附圖中圖解這些和其它方面，在附圖中，貫穿不同的視圖，同樣的參考標(biāo)號指明對應(yīng)的部分。
[0005]圖1是在每個(gè)整流路徑中具有兩個(gè)晶體管的全波整流器的電路示圖；
圖2是圖解圖1中示出的全波整流器的模擬結(jié)果的示圖；
圖3是圖1中示出的全波整流器的簡化的等效電路示圖；
圖4是在每個(gè)整流路徑中具有三個(gè)晶體管的全波整流器的電路示圖；以及圖5是在每個(gè)整流路徑中具有四個(gè)晶體管的全波整流器的電路示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0006]為了簡單，在以下描述的示例性的雙線路全波整流器中使用的所有晶體管是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，但是可以各自被雙極晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管、碳化硅晶體管、氮化鎵晶體管或任何其它適當(dāng)?shù)木w管所替代。
[0007]如圖1所示，示例性橋式整流器包括四個(gè)整流路徑A，B，C和D，這些整流路徑被連接在兩個(gè)AC輸入路徑ACl和AC2 (連接到AC源V)中的每個(gè)和兩個(gè)DC輸出路徑DCl和DCl(連接到負(fù)載L)中的每個(gè)之間。特別是，整流路徑A被連接在輸入路徑ACl和輸出路徑DCl之間，整流路徑B被連接在輸入路徑AC2和輸出路徑DCl之間，整流路徑C被連接在輸入路徑ACl和輸出路徑DC2之間并且整流路徑D被連接在輸入路徑AC2和輸出路徑DC2之間。圖1的電路中的輸出路徑DCl可以被連接至地G。四個(gè)整流路徑A，B，C和D中的每個(gè)包括可控制的開關(guān)，可以通過常開晶體管和常閉晶體管的共源共柵電路來提供可控制開關(guān)。共源共柵電路基本上為由后隨有電流緩沖器的跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的兩級放大器?？梢詮膬蓚€(gè)串聯(lián)連接的晶體管構(gòu)造共源共柵電路，其中一個(gè)晶體管操作為共源極(或者共發(fā)射極)并且另一個(gè)操作為共柵極(或者共基極)。
[0008]共源共柵電路可以采用單個(gè)導(dǎo)電類型的晶體管(S卩，P溝道或η溝道場效應(yīng)晶體管)，或者不同導(dǎo)電類型的晶體管(即，P溝道和η溝道場效應(yīng)晶體管)。在圖1中示出的橋式整流器中，整流路徑A和B僅包括η溝道場效應(yīng)晶體管，而整流路徑C和D包括η溝道晶體管和P溝道晶體管這兩者。特別是，整流路徑A和B可以被同樣地構(gòu)造并且可以包括常閉η溝道場效應(yīng)晶體管Ql或Q2，其源極線被連接至輸出路徑DCl并且其柵極線被連接至相應(yīng)的其它晶體管Q2或Ql的漏極線(共源共柵電路的共柵極級)。在整流路徑A中，晶體管Ql的漏極線被連接至常開η溝道場效應(yīng)晶體管Q3的源極線，其柵極被耦接至輸出路徑DCl并且其漏極線被連接至輸入路徑ACl (共源共柵電路的共源極級)。相應(yīng)地，在整流路徑B中，晶體管Q2的漏極線被連接至常開η溝道場效應(yīng)晶體管Q4的源極線，其柵極被耦接至輸出路徑DCl并且其漏極線被連接至輸入路徑AC2。
[0009]整流路徑C和D也可以被同樣地構(gòu)造。整流路徑C可以包括常閉P溝道場效應(yīng)晶體管Q5，其漏極線被連接至輸入路徑ACl (共漏極級)并且其柵極線被連接至整流路徑A中的晶體管Ql的漏極線。常開η溝道場效應(yīng)晶體管Q7被經(jīng)由其源極線連接到晶體管Q5的源極線，經(jīng)由其柵極線連接到輸入路徑ACl并且經(jīng)由其漏極線連接到輸出路徑DC2(共柵極級)。整流路徑D可以包括常閉P溝道場效應(yīng)晶體管Q6，其漏極線被連接至輸入路徑AC2并且其柵極線被連接至整流路徑B中的晶體管Q2的漏極線。常開η溝道場效應(yīng)晶體管Q8被經(jīng)由其源極線連接到晶體管Q6的源極線，經(jīng)由其柵極線連接到輸入路徑AC2并且經(jīng)由其漏極線連接到輸出路徑DC2。
[0010]晶體管Q1-Q8可以在晶體管Q1-Q8的相應(yīng)的源極線和漏極線之間包括內(nèi)部的類似二極管的結(jié)構(gòu)(被稱為體二極管D1-D8)，由此在η溝道晶體管Q1_Q4，Q7和Q8中，類似二極管的結(jié)構(gòu)的陽極被耦接至源極線并且陰極被耦接至漏極線。在P溝道晶體管Q5和Q6中，體二極管D5和D6的陰極被耦接至源極線并且其陽極被耦接至漏極線。
[0011]當(dāng)交流電壓源V提供具有在輸入線ACl上的正極性以及在輸入線AC2上的負(fù)極性的電壓時(shí)，與在輸入路徑AC2中的電勢相比，在晶體管Q2的源極處(S卩，在輸出路徑DCl中)的電勢在理論上高出近似為體二極管D2和D4的正向電壓之和。因?yàn)榫w管Q4是常開晶體管，所以實(shí)際的電勢差可能只是大約與體二極管D2的正向電壓相同的值。出現(xiàn)在晶體管Q2的源極線和漏極線之間的電壓相當(dāng)?shù)蛷亩w管Ql不接收相關(guān)的柵極源極電壓并且因此阻斷。輸入路徑ACl和AC2之間的電壓幾乎與常開晶體管Q3的漏極線和常閉晶體管Ql的源極線之間的電壓相同。在該操作狀態(tài)下，常閉晶體管Ql和常開晶體管Q3這兩者都阻斷并且因此在它們的漏極線和源極線之間的節(jié)點(diǎn)處劃分第一輸入路徑ACl和第一輸出路徑DCl之間的電壓。在常閉晶體管Ql的漏極線處的電壓還呈現(xiàn)在常閉晶體管Q2的柵極線和源極線之間，從而該晶體管和串聯(lián)連接的常開晶體管Q4處于導(dǎo)通狀態(tài)。在該操作狀態(tài)下，體二極管D2和D4分別被晶體管Q2和Q4的導(dǎo)通的漏極-源極路徑橋接。經(jīng)由第一輸出路徑DCl和輸入路徑ACl流動(dòng)通過負(fù)載L的電流可能在第一輸出路徑DCl和輸入路徑ACl之間引起電壓降，該電壓降由具有晶體管Q2和Q4的溝道的體二極管D2和D4的并聯(lián)連接所限定，晶體管Q2和Q4具有歐姆特性。出現(xiàn)在常開晶體管Q3的漏極線和源極線之間的電壓被反向地施加到常閉P溝道晶體管Q5的柵極-源極路徑，晶體管Q5因此處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)常閉時(shí)，晶體管Q5導(dǎo)通并且串聯(lián)連接