CN105305794A - 桥式整流器的瞬态电压保护 - Google Patents

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Abstract

公开了桥式整流器的瞬态电压保护。一种经墙上插座(20)供电来为电池充电的电池充电设备(10)包括四个二极管的全波整流器(30)、两个第一金属氧化物压敏电阻(MOV)和电容器。该两个MOV与该桥的较低的二极管并联连接。该电容器设置成将该较低的二极管的阳极电连接到设备(10)的机壳接地(54)。这种结构允许在MOV就位的情况下实施隔离电压(hi-pot)测试。

Description

桥式整流器的瞬态电压保护
技术领域
本发明一般涉及一种全波整流器，更具体的涉及一种金属氧化物压敏电阻(MOV)，其与作为该全波整流器一部分的桥的二极管并联。
背景技术
销售给公众的电子设备通常必须通过各种测试标准。通常，通过测试该设备是否容易受到某些电气情况例如雷击或其他电压突变的损伤，这些测试标准能够用于对使用该电子设备的人们保证一定程度的安全性，和/或保证一定程度的可靠性。如果制造过程是在全部组装完成后能够进行电子设备测试，这将是有利的。然而，一些电路配置将瞬态保护设备放置在无法执行高压隔离(Hi-Pot)测试的示意性位置上。在这样的示例中，在安装瞬态保护设备之前执行Hi-Pot测试，然后，如果期望的话，再执行瞬态测试。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种经墙上插座供电来为电池充电的电池充电设备。该设备设置成通过施加在该墙上插座的雷击测试。该设备包括四个二极管、两个第一金属氧化物压敏电阻(MOV)和电容器。这四个二极管包括：具有电连接到墙上插座的第一端子的阳极的第一二极管，具有电连接到墙上插座的第二端子的阳极的第二二极管，具有电连接到墙上插座的第一端子的阴极的第三二极管，以及具有电连接到墙上插座的第二端子的阴极的第四二极管。该第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管协作以形成全波整流器。该两个MOV包括：与第三二极管并联的第一金属氧化物压敏电阻(第一MOV)，以及与第四二极管并联的第二金属氧化物压敏电阻(第二MOV)。该电容器是设置成将第三二极管和第四二极管的阳极电连接到该设备的机壳接地的第一电容器。
通过阅读以下对优选实施例的详细说明，将会更清楚的了解其他特征和优点，优选实施例仅由非限定性示例给出并参照附图。
附图的简要说明
现在将结合附图通过示例的方式说明本发明，其中：
图1是根据一个实施例的适用于充电设备的整流器的示意图；以及
图2是根据一个实施例的已知整流器的示意图。
图1描述了一个电池充电设备的非限定性示例，下文称为设备10。虽然在此说明的特征是指经墙上插座供电来为电池充电的电池充电设备，但应认识到，在此存在的教导可以用于各种经墙上插座供电的电子设备，尤其是包括整流电路的设备，其将来自墙上插座的交流电(AC)转换成通常由固态电子设备使用的直流电(DC)。
国际电工委员会(IEC)已经开发了用于评估电子设备稳定性的多种测试。对于在此说明的典型整流电路的改进一般是直接通过IEC61000-4-5中的测试：雷击和工业电泳。然而，应该认识到，在此说明的改进不限于雷击测试。即，通过将在此说明的改进应用到整流电路，可以实现其他好处。IEC61000-4-5的概述在由意法半导体出版的应用笔记AN4275中。
设备10，或设备10中更具体的整流电路包括：第一二极管12(D1)，该第一二极管12的阳极14电连接到墙上插座20的第一端子18上；第二二极管22(D2)，该第二二极管22的阳极24电连接到墙上插座20的第二端子28上；第三二极管32(D3)，该第三二极管32的阴极36电连接到墙上插座20的第一端子18上；以及第四二极管42(D4)，该第四二极管42的阴极46电连接到墙上插座20的第二端子28上。本领域技术人员应该认识到，该第一二极管12、第二二极管22、第三二极管32和第四二极管42共同形成一个全波整流器30，也称为二极管桥。
图2描述了一种已知(即，现有技术)整流电路200的示例，包括由四个二极管(D21，D22，D23，D24)构成的全波整流器，以及浪涌抑制组件SS21和SS22。SS21和SS22位于示意图中，它们易受高压隔离(Hi-Pot)测试期间的损害影响。通常，提供浪涌抑制组件SS21和SS22以保护较低的二极管(D23，D24)，以及LOAD(负载)中其他可能的部件免遭瞬态电压，例如在雷击和工业浪涌测试中的瞬态电压。
Hi-Pot测试是将相对大的电压应用到与被测试的设备的机壳连接(即，机壳接地)相关的墙上插座的输入端子，并且检查在施加该高压时是否发生任何电传导。本领域技术人员应该认识到，在相对于机壳接地连接的应用到墙上插座的输入端子的一些电压水平下，用于SS21和SS22的金属氧化物压敏电阻(MOV)将导通并且该装置将通不过Hi-Pot测试或者设备10被损坏。例如，对于Hi-Pot测试，在测试期间不安装该MOV。由于必须部分组装已知的整流电路200，然后进行Hi-Pot测试，然后通过安装SS21和SS22来进一步组装，这使得制造效率降低，这种情况是不期望的。
在此说明的设备10通过安装与第三二极管32并联的一个第一金属氧化物压敏电阻(SS1)，下称第一MOV50；以及与第四二极管42并联的第二金属氧化物压敏电阻(SS2)，下称第二MOV52，避免了这个问题，并提高了制造效率。由于浪涌抑制设备SS1和SS2没有直接连接到机壳接地54，在Hi-Pot测试期间，它们不会遭受与高压的潜在的破坏性长期暴露。用于SS1和SS2的合适的MOV是来自EpcosAG的零件号230E2S5M3，5K1。
设备10还优选包括设置成将第三二极管32的阳极34和第四二极管42的阳极44电连接到设备10的机壳接地54的第一电容器56(C1)。该第一MOV50(SS1)和第二MOV52(SS2)与第一电容器56(C1)一起保护全波整流器30的较低的二极管(D3，D4)，并提供本领域技术人员可以认识到的其他电磁干扰(EMI)的好处。第一电容器56(C1)的合适的值是22nF，但是依赖于LOAD(负载)的电特性，也可以选择其他值。通过示例以及非限定性，LOAD(负载)可以包括主动控制电路，例如电压调节器，并可以包括其他电路，例如微处理器，构造成在该设备用于为也作为LOAD(负载)一部分的电池充电时控制电压调节器。
从该示意图可以理解，在正电压(相对于机壳接地54)应用到第一端子18和/或第二端子28时，选择第一MOV50(SS1)和第二MOV52(SS2)的电特性来保护D3和D4避免过度的反向偏压。没有任何浪涌抑制设备所执行的测试表明底部二极管(D3，D4)是最容易损坏的。增加如图1所示的SS1和SS2以在重复测试期间来保护该底部二极管。
虽然没有指定任何具体的理论，但是相信，应用到第一端子18和/或第二端子28的足够大的负电压瞬变现象会导致通过D1和/或D2的过度的反向偏压，与SS1和SS2相似的其他浪涌抑制设备可以被与D1和D2并联加入。
虽然SS1和SS2显示为与D3和D4分别直接并联连接，但是没有任何其他部件与SS1或SS2串联，可以设想，测试条件或性能需求提高了，对于与SS1或SS2串联的其他部件例如铁氧体磁珠存在一些好处。SS1和SS2显示为与D3和D4分别直接并联连接，这样一种结构是对于防止D3和D4在测试期间的损坏问题的最小成本解决方案，并允许在安装了浪涌抑制设备SS1和SS2情况下的隔离(Hi-Pot)测试。
设备10还包括设置成将第一二极管12的阴极16和第二二极管22的阴极26电连接到该设备的机壳接地的第二电容器58。虽然没有指定任何具体理论，但是认为当第一二极管12和第二二极管22正向偏置时，第二电容器58可以，至少暂时的，通过相对于机壳接地54的正电压帮助吸收应用到第一端子18和/或第二端子28的正瞬变。
设备10还可以包括与变压器相似的共模扼流线圈60(T1)。该共模扼流线圈60(T1)电插入墙上插座20和全波整流器30之间。T1与该浪涌抑制器SS1和SS2以及电容器C1和C2一起进一步保护全波整流器30的二极管。
设备10还包括连接在第一二极管12的阳极14和设备10的机壳接地54之间的第三电容器63(C3)，以及连接在第二二极管22的阳极24和设备10的机壳接地54之间的第四电容器64(C4)。C3和C4与浪涌抑制器SS1和SS2，以及电容器C1和C2一起进一步保护全波整流器30的二极管。C3和C4的合适值为6.8nF，但是依赖于LOAD(负载)的电特性，也可以选择其他值。
因此，提供一种经墙上插座供电来为电池充电的电池充电设备(设备10)，其被构造成可通过应用到该墙上插座的雷击测试。通过测试来保护全波整流器30的较低二极管(D3，D4)，显示了该浪涌抑制器SS1和SS2的位置。可以设想，在其他设备代替二极管或者与二极管组合以形成全波整流器时，浪涌抑制器SS1和SS2在保护其他设备例如MOSFET和IGBT方面也是有效地。浪涌抑制器SS1和SS2可以在Hi-Pot(即，高压隔离)测试期间就位，这不是区分浪涌抑制器是否处于图2所示的位置上。这样，相对于部分组装，然后部分测试，然后再组装并再次测试，由于在测试前完全组装好设备10，提高了制造效率。
虽然针对优选实施例来说明本发明，但这不是为了限制本发明，本发明仅仅限于下面权利要求所提及的范围。

Claims (4)

1.一种经墙上插座(20)供电来为电池充电的电池充电设备(10)，所述设备(10)设置成通过施加在该墙上插座(20)的雷击测试，所述设备(10)包括：
第一二极管(12)，具有电连接到墙上插座(20)的第一端子(18)的阳极(14)；
第二二极管(22)，具有电连接到墙上插座(20)的第二端子(28)的阳极(14)；
第三二极管(32)，具有电连接到墙上插座(20)的第一端子(18)的阴极(16)；
第四二极管(42)，具有电连接到墙上插座(20)的第二端子(28)的阴极(16)，其中该第一二极管(12)、第二二极管(22)、第三二极管(32)和第四二极管(42)协作以形成全波整流器(30)；
第一金属氧化物压敏电阻(第一MOV(50))，与第三二极管(32)并联；
第二金属氧化物压敏电阻(第二MOV(52))，与第四二极管(42)并联；以及
第一电容器(56)，构造成将第三二极管(32)和第四二极管(42)的阳极电连接到设备(10)的机壳接地(54)。
2.根据权利要求1的设备(10)，其中该设备(10)包括第二电容器(58)，其设置成将第一二极管(12)和第二二极管(22)的阴极电连接到设备(10)的机壳接地(54)。
3.根据权利要求1的设备(10)，其中该设备(10)包括共模扼流线圈(60)，其电插入到墙上插座(20)和全波整流器(30)之间。
4.根据权利要求1的设备(10)，其中该设备(10)包括：连接在第一二极管(12)的阳极(14)和设备(10)的机壳接地(54)之间的第三电容器(63)，以及连接在第二二极管(22)的阳极(14)和设备(10)的机壳接地(54)之间的第四电容器(64)。
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