CN105450056A - 同步整流模块、整流装置以及整流电路 - Google Patents

同步整流模块、整流装置以及整流电路 Download PDF

Info

Publication number
CN105450056A
CN105450056A CN201610013746.5A CN201610013746A CN105450056A CN 105450056 A CN105450056 A CN 105450056A CN 201610013746 A CN201610013746 A CN 201610013746A CN 105450056 A CN105450056 A CN 105450056A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
synchronous
silicon carbide
synchronous rectification
rectification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610013746.5A
Other languages
English (en)
Inventor
詹济铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610013746.5A priority Critical patent/CN105450056A/zh
Publication of CN105450056A publication Critical patent/CN105450056A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种同步整流模块，包括并联的上半波整流模块和下半波整流模块，其特征在于：所述上半波整流模块和下半波整流模块皆为碳化硅MOS管，两碳化硅MOS管的漏极相连，并作为所述同步整流模块的输出端。应用该同步整流模块的整流装置不仅在工作过程中产生的热量低，而且电路中的部件使用寿命长，同时均流性能好。进一步地，本发明中的同步整流模块尤其适用于需要大功率输出的同步整流电路中。

Description

同步整流模块、整流装置以及整流电路
技术领域
本发明涉及一种同步整流模块，具体涉及一种应用碳化硅MOS管的同步整流模块、应用该模块的整流装置以及应用该整流装置的整流电路。
背景技术
整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路，广泛应用于直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域。现有技术中，整流电路的主电路中多采用整流二极管来达到整流的目的，常使用的整流二极管如普通二极管、肖基特二极管。
直接利用二极管整流电路来整流的方法存在如下问题：1、整流电路两端的压降偏高，造成整流的效率低；2、整流电路工作时压降几乎不变，从而造成工作过程中热量的产生；3、由于产生过多的热量，易造成二极管的老化，使其使用寿命降低；4、均流性能差。
发明内容
本发明提供了一种节能的同步整流模块，应用该同步整流模块的整流装置不仅在工作过程中产生的热量低，而且电路中的部件使用寿命长，同时均流性能好。进一步地，本发明中的同步整流模块尤其适用于需要大功率输出的同步整流电路中。
本发明所想要达到的效果根据以下技术方案来实现：
一种同步整流模块，包括并联的上半波整流模块和下半波整流模块，所述上半波整流模块和下半波整流模块皆为碳化硅MOS管，两碳化硅MOS管的D极相连，并作为所述同步整流模块的输出端。
提供一种应用上述同步整流模块的同步整流装置：将所述同步整流模块的电路利用环氧树脂封装使其密封，将碳化硅MOS管的S极引出形成两个接线端子，将碳化硅MOS管的G极分别用两根绝缘电线引出，还设有金属板与两碳化硅MOS管的D极相连接构成输出端。上述金属板两侧还设有安装孔。
进一步地，上述金属板两侧安装孔中心点的间距为60-100mm。
进一步地，上述碳化硅MOS管的S极引出形成两接线端子中心点的间距为25-50mm。
本发明还提供一种利用上述同步整流装置的同步整流电路，包括上半波控制电路、下半波控制电路、同步整流装置及负载电阻：上半波控制电路、下半波控制电路的输入端分别与变压器主线圈相连接；上半波控制电路、下半波控制电路分别连接一个同步整流装置中的碳化硅MOS管，同步整流装置的输出端作为所述同步整流电路的输出端；碳化硅MOS管S极与变压器主线圈相连接，所述上、下半波的控制电路用于控制碳化硅MOS管G极的有效电压和通断时间；负载电阻连接于所述同步整流电路的输出端与变压器中心抽头之间。
进一步地，上述同步整流电路中可并联多组碳化硅MOS管组成的同步整流装置，均流性能更佳。
进一步地，上半波控制电路和下半波控制电路为相同的电路结构。
一种上/下半波控制电路：包括控制线圈、分压电容、分压电阻、双向稳压二极管和栅极电阻，其中控制线圈负责供电，分压电容与分压电阻并联形成阻容分压电路，双向稳压二极管与栅极电阻并联形成保护电路，控制线圈、阻容分压电路与保护电路串联。
本发明还提供一种电源，该电源内部的整流电路使用的即本发明中所述同步整流电路。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中的同步整流模块及应用该同步整流模块的整流装置在工作过程中产生的热量低、模块中电子部件使用的寿命长、均流性能好。
2、本发明中的同步整流模块及应用该同步整流模块的整流装置尤其适用于需要大功率输出的同步整流电路中，尤其适用于在输出电流大于200A的整流电路中。
3、本发明中的同步整流模块及应用该同步整流模块的整流装置尤其适用于输出电流为200-10000A的整流电路中。
附图说明
图1为现有技术中的二极管整流电路图；
图2为本发明中的碳化硅MOS管示意图；
图3为本发明中的同步整流模块电路示意图；
图4为本发明中的同步整流装置的主视图；
图5为本发明中的同步整流装置的俯视图；
图6为本发明中的同步整流装置的右视图；
图7为本发明中的同步整流电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
如附图1所示为现有技术中常用的二极管整流电路图，图2为本发明中所使用的碳化硅MOS管示意图，S极为源极，G极为栅极，D极为漏极。碳化硅MOS管与现有技术中的常用的二极管（如肖特基二极管）不同，碳化硅MOS管不存在开启电压，所以能够实现从小电流到大电流的宽电流范围内的低导通损耗。且碳化硅MOS管的漂移层阻抗低，所以其导通后损耗更小。
附图3为本发明中的同步整流模块的电路示意图，两个相同的碳化硅MOS管共阳极连接。本发明中采用碳化硅MOS管共阳极的方式制成整流电路，比普通的二极管或肖特基二极管的整流电路效率高。由于碳化硅MOS模块两端的压降随着所通过的电流增加而增加、随着所通过的电流减小而减小，这一点与普通二极管或肖特基二极管固定于1V左右的压降非常不同，所以整流器件MOS模块两端的压降还不到同样的电路中肖特基二极管压降的三分之一，节能降耗的效果非常明显。
进一步地，用碳化硅MOS模块制成的同步整流装置的均流特性好，而且当想要获得更大的额定输出电流时，相应地增加并联的碳化硅MOS模块或者在使用过程中增加并联的同步整流装置即可，可以获得大功率的同步整流模块。本发明的发明人在实践中发现，本发明中的同步整流模块和同步整流装置尤其适用于输出电流大于200A的整流电路中，尤其是输出电流为200-10000A的整流电路。
本实施例中提供一种同步整流装置，如附图4-6所示。如图3所示的碳化硅MOS模块利用内部软封装及外部环氧树脂封装使其密封形成密封体102，将两个碳化硅MOS管的两个S极引出形成两个接线端子101，将碳化硅MOS管的G极分别用两根绝缘电线104引出，还设有金属板106与碳化硅MOS管的D极相连构成输出端。金属板106两侧还设有安装孔103。在本实施例中，金属板106选用导电能力和散热能力良好的铜板，还可使用铝合金板、贵金属板等导电和散热皆良好的材料作为替换。铜板两侧的安装孔103用于在使用过程中该同步整流装置的安装。本实施例中使用的绝缘电线104可优选使用耐高温的绝缘电线，以适应大功率输出时的耐热需求。密封体102侧边开有供绝缘电线104引出的孔105。铜板两侧安装孔中心点的间距为80mm，两接线端子101中心点的间距为35mm。
本实施例还将本发明中的同步整流装置应用于整流电路中，实施例中的同步整流电路示意图如附图7所示。同步整流电路包括上半波控制电路111、下半波控制电路222、同步整流装置333及负载电阻RL。上半波控制电路111连接同步整流装置中的碳化硅MOS管Q1，下半波控制电路222连接同步整流装置中的碳化硅MOS管Q2，同步整流装置333的输出端即碳化硅MOS管D极连接后作为该同步整流电路的输出端，同时两碳化硅MOS管的S极分别与变压器主线圈T1、T2相连接。图中D1、D2指碳化硅MOS管中自带的保护二极管。
上半波控制电路111和下半波控制电路222用于控制碳化硅MOS管G极的有效电压和通断时间。负载电阻RL连接于该同步整流电路的输出端与变压器中心抽头之间。本实施例中上半波控制电路111与下半波控制电路222为相同的电路结构。在上半波控制电路中，控制线圈T3负责供电，分压电容C1与分压电阻R1并联形成阻容分压电路，双向稳压二极管与栅极电阻R2并联并形成保护电路，其中双向稳压二极管由两个面对面连接的二极管D3、D4组成，在实践中D3、D4也可背对背连接，效果一样。控制线圈T3、阻容分压电路与保护电路串联连接。
在本实施例中的整流电路中，交流电从输入端输入，当D1导通时，Q1也一起同步到同，从而将D1两端的压降钳位在0.2V一下，当D1截止时，Q1也同步进入截止状态；D2与Q2的工作过程和D1、Q1的工作过程原理一样，上半波电路和下半波电路分别对交流电的上、下半波形进行整流。
将实施例中的同步整流装置替换为肖特基二极管整流装置，将两种不同的整流装置置于实施例中的整流电路中，额定电流为6000A额定电压为12V时，在不同的输出电流下，测试电能的损耗，对比结果如下表所示。
额定电流为10000A额定电压为12V时，在不同的输出电流下，测试电能的损耗，对比结果如下表所示。
由测试结果可见，应用本发明中的同步整流装置在工作过程中损耗比肖特基二极管整流装置小、产生的热量低、均流性能好，本发明中的同步整流装置尤其适用于大功率输出的同步整流电路。
另外，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种同步整流模块，包括并联的上半波整流模块和下半波整流模块，其特征在于：所述上半波整流模块和下半波整流模块皆为碳化硅MOS管，两碳化硅MOS管的D极相连，并作为所述同步整流模块的输出端。
2.一种应用如权利要求1所述同步整流模块的同步整流装置，其特征在于：将所述同步整流模块的电路利用环氧树脂封装使其密封，将碳化硅MOS管的S极引出形成两个接线端子，将碳化硅MOS管的G极分别用两根绝缘电线引出，还设有金属板与两碳化硅MOS管的D极相连接构成输出端。
3.如权利要求2所述同步整流装置，其特征在于：所述金属板两侧还设有安装孔。
4.如权利要求3所述同步整流装置，其特征在于：所述金属板两侧安装孔中心点的间距为60-100mm。
5.如权利要求2所述同步整流装置，其特征在于：所述碳化硅MOS管的S极引出形成两接线端子中心点的间距为25-50mm。
6.一种利用如权利要求2-5所述同步整流装置的同步整流电路，包括上半波控制电路、下半波控制电路、同步整流装置及负载电阻，其特征在于：
上半波控制电路、下半波控制电路的输入端分别与变压器主线圈相连接；
上半波控制电路、下半波控制电路分别连接一个同步整流装置中的碳化硅MOS管，同步整流装置的输出端作为所述同步整流电路的输出端；
碳化硅MOS管S极与变压器主线圈相连接，所述上、下半波的控制电路用于控制碳化硅MOS管G极的有效电压和通断时间；
负载电阻连接于所述同步整流电路的输出端与变压器中心抽头之间。
7.如权利要求6所述同步整流电路，其特征在于：所述同步整流电路中可并联多组碳化硅MOS管组成的同步整流装置。
8.如权利要求6所述同步整流电路，其特征在于：所述上半波控制电路和下半波控制电路为相同的电路结构。
9.如权利要求8所述同步整流电路，其特征在于：所述上/下半波控制电路包括控制线圈、分压电容、分压电阻、双向稳压二极管和栅极电阻，其中控制线圈负责供电，分压电容与分压电阻并联形成阻容分压电路，双向稳压二极管与栅极电阻并联形成保护电路，控制线圈、阻容分压电路与保护电路串联。
10.一种使用如权利要求6所述同步整流电路的电源。
CN201610013746.5A 2016-01-08 2016-01-08 同步整流模块、整流装置以及整流电路 Pending CN105450056A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610013746.5A CN105450056A (zh) 2016-01-08 2016-01-08 同步整流模块、整流装置以及整流电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610013746.5A CN105450056A (zh) 2016-01-08 2016-01-08 同步整流模块、整流装置以及整流电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105450056A true CN105450056A (zh) 2016-03-30

Family

ID=55559934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610013746.5A Pending CN105450056A (zh) 2016-01-08 2016-01-08 同步整流模块、整流装置以及整流电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105450056A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105978369A (zh) * 2016-05-31 2016-09-28 东莞市威力固电路板设备有限公司 同步整流电路及同步整流方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020064060A1 (en) * 2000-11-27 2002-05-30 Chung-Tsai Huang DC to DC converter
CN2912188Y (zh) * 2006-06-20 2007-06-13 叶更生 高压钠灯电子镇流器
US20140185327A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Avogy, Inc High power density off-line power supply
CN204538992U (zh) * 2014-12-02 2015-08-05 国家电网公司 用于开关电源的同步整流电路
CN105103289A (zh) * 2013-05-16 2015-11-25 富士电机株式会社 半导体装置
CN205377694U (zh) * 2016-01-08 2016-07-06 詹济铭 同步整流装置、整流电路以及电源

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020064060A1 (en) * 2000-11-27 2002-05-30 Chung-Tsai Huang DC to DC converter
CN2912188Y (zh) * 2006-06-20 2007-06-13 叶更生 高压钠灯电子镇流器
US20140185327A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Avogy, Inc High power density off-line power supply
CN105103289A (zh) * 2013-05-16 2015-11-25 富士电机株式会社 半导体装置
CN204538992U (zh) * 2014-12-02 2015-08-05 国家电网公司 用于开关电源的同步整流电路
CN205377694U (zh) * 2016-01-08 2016-07-06 詹济铭 同步整流装置、整流电路以及电源

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105978369A (zh) * 2016-05-31 2016-09-28 东莞市威力固电路板设备有限公司 同步整流电路及同步整流方法
CN105978369B (zh) * 2016-05-31 2019-03-15 东莞市威力固电路板设备有限公司 同步整流电路及同步整流方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9019731B2 (en) High-power medium-voltage drive power cell having power elements disposed on both sides of base plate
Trzynadlowski Introduction to modern power electronics
US10123443B2 (en) Semiconductor device
CN105210281B (zh) 变流器设备和用于制造变流器设备的方法
US8693197B2 (en) Heat sink device
Nawawi et al. Design of high power density converter for aircraft applications
US9306407B2 (en) Battery system and method
CN1996728A (zh) 低温激励器
CN102104332A (zh) 集成化大功率斩波器及高频开关电源
CN101834544A (zh) 一种用于高频开关电源同步整流电路结构
Maurya et al. Performance investigation of multipulse converter for low voltage high current applications
CN104218830A (zh) 一种宽范围双级式光伏逆变器及其应用方法
CN103875172B (zh) Dc/ac转换器、发电站和用于dc/ac转换器的操作方法
Thoma et al. A highly efficient DC-DC-converter for medium-voltage applications
CN205377694U (zh) 同步整流装置、整流电路以及电源
CN105450056A (zh) 同步整流模块、整流装置以及整流电路
Kranzer et al. Applications of SiC devices
Hayashi High power density rectifier for highly efficient future DC distribution system
CN202889177U (zh) 一种水冷型大功率高频开关电源装置
Sirsi et al. Efficiency of DC microgrid on DC distribution system
CN204030980U (zh) 一种励磁单元
Alam et al. Reliability evaluation of solar photovoltaic microgrid
CN105717383A (zh) 直流输电大组件换流阀模块热运行试验装置及其试验方法
CN104966706A (zh) 集成功率控制单元
Wang et al. A novel power stack designed by half-bridge module with ANPC topology for a high-power offshore windpower converter

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160330

RJ01 Rejection of invention patent application after publication