TW201406038A - 整流電路 - Google Patents

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Kai-Fu Chen
Chien-Sen Hsu
Chuang-Wei Tseng
Che-Hsun Chen
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Hon Hai Prec Ind Co Ltd
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Abstract

本發明涉及一種整流電路，其包括三相交流電源、第一整流支路、第二整流支路及第三整流支路，該三相交流電源用於產生三相交流電壓，其包括輸出第一交流電壓之第一交流電壓輸出端、輸出第二交流電壓之第二交流電壓輸出端、輸出第三交流電壓之第三交流電壓輸出端及共地端，該第一整流支路、該第二整流支路及該第三整流支路分別用於接收該第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓並分別轉換成第一直流電壓、第二直流電壓及第三直流電壓三個直流電壓，該第一整流支路、該第二整流支路及該第三整流支路共用一條導線電連接至該共地端。

Description

整流電路
本發明涉及一種整流電路，尤其是一種具備功率因數校正(Power Factor Correction)功能之整流電路。
請參閱圖1，其是先前技術橋式整流電路1之示意圖。該整流電路1包括兩個原始交流電壓輸入端11、12，電壓轉換單元13濾波單元14及直流電壓輸出端15，16。該原始交流電壓輸入端11、12用於接收一原始交流電壓。該電壓轉換單元13用於將該原始交流電壓轉換為原始直流電壓。該濾波單元14與該電壓轉換單元13並聯，用於對原始直流電壓濾波，以產生一直流電壓。該直流電壓輸出端15連接該電壓轉換單元13及該濾波單元14之間之節點，以將該直流電壓輸出。具體地，該電壓轉換單元13為整流橋堆，該整流橋堆之兩個輸入端作為該電壓轉換單元13之輸入端，分別連接該原始交流電壓輸入端11、12。該整流橋堆用於將該原始交流電壓轉換為該原始直流電壓。該整流橋堆之一個輸出端連接該直流電壓輸出端15，用於將該原始直流電壓輸出。該整流橋堆之另一個輸出端接地。該濾波單元14為一串聯在該整流橋堆兩個輸出端之間之電容C。
由圖1可以看出，該整流電路1之該原始交流電壓輸入端12或11無法與該濾波單元14共地。因此，該傳統整流電路1在應用時需要對該原始交流電壓輸入端12或11及該濾波單元14分別配線供電，導致該整流電路1配線較為複雜，成本較高。另外，該整流電路1應用在功率因數校正電路中，則需要經過變壓器之隔離，同時，為了減小變壓器之體積通常將該整流電路1輸出之該原始直流電壓先轉換成高頻之交流電壓，再經過變壓器將高頻交流電壓轉換為負載所需要之直流電壓。因此，使用該整流電路1之功率校正電路能源轉換效率、功率密度與穩定度都相對較差，且成本較高。
有鑑於此，有必要提供一種成本較低且配線較為簡單之整流電路。
一種整流電路，該整流電路包括三相交流電源、第一整流支路、第二整流支路及第三整流支路，該三相交流電源用於產生三相交流電壓，其包括輸出第一交流電壓之第一交流電壓輸出端、輸出第二交流電壓之第二交流電壓輸出端、輸出第三交流電壓之第三交流電壓輸出端及共地端，該第一整流支路、該第二整流支路及該第三整流支路分別用於接收該第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓並將它們分別轉換成第一直流電壓、第二直流電壓及第三直流電壓三個直流電壓，每個整流支路包括一整流單元，該整流單元包括第一電壓輸入端、第二電壓輸入端、第一開關單元、儲能單元、第二開關單元、訊號產生單元、第一單嚮導通單元、第二單嚮導通單元、第一電壓輸出端及第二電壓輸出端，該第一電壓輸入端、該第一開關單元、該儲能單元、該第二開關單元及該第二電壓輸入端依次串聯，該第一單嚮導通單元包括第一端及第二端，該第一端連接該儲能單元與該第二開關單元之間之節點，該第二端連接該第一電壓輸出端，該第二單嚮導通單元包括第三端及第四端，該第三端連接該第一開關單元與該儲能單元之間之節點，該第四端連接該第一電壓輸出端，該第二電壓輸入端接地並連接該第二電壓輸出端，該第一電壓輸入端及該第二電壓輸入端用於接收第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓，該訊號產生單元控制該第一開關單元及該第二開關單元之導通或者截止，當第一、第二開關單元都導通時，第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓經由導通之第一、第二開關單元對該儲能單元充電以儲存能量，當該第一開關單元導通且該第二開關單元截止時，該第一單嚮導通單元導通，當該第一開關單元截止且該第二開關單元導通時，該第二單嚮導通單元導通，該儲能單元配合該第一單嚮導通單元及該第二單嚮導通單元將該第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓轉換為第一直流電壓、第二直流電壓及第三直流電壓，並經由該第一電壓輸出端輸出。
與先前技術相較，由於本發明之該整流電路中之該共地端、該第一整流支路之該第二輸出端、該第二整流支路之該第二輸出端及該第三整流支路之該第二輸出端共用一個接地端。因此，在配線上，該共地端、該第一整流支路之該第二輸出端、該第二整流支路之該第五輸出端及該第三整流支路之該第六輸出端可以使用同一條導線電連接。因此，該整流電路之線路較少，配線簡單。從而達到了使用該整流電路配線簡單且降低成本之技術效果。此外，該整流電路在應用在大功率之設備上時，不會受到變壓器之限制而無法將功率做大。
下面將結合附圖對本發明作具體介紹。請參閱圖2，其是本發明整流電路一較佳實施例之電路圖。
本實施方式中，整流電路2包括三相交流電源20、第一整流支路30、第二整流支路50及第三整流支路70。該三相交流電源20包括第一交流電壓輸出端23、第二交流電壓輸出端25、第三交流電壓輸出端27及共地端29。
該三相交流電源20用於產生三相交流電壓，該三相交流電壓可分為第一交流電壓、第二交流電壓及第三交流電壓。第一交流電壓經該第一交流電壓輸出端23及該共地端29輸出；第二交流電壓經該第二交流電壓輸出端25及該共地端29輸出，第三交流電壓經該第三交流電壓輸出端27及該共地端29輸出。
該第一整流支路30，該第二整流支路50及該第三整流支路70分別用於接收該第一交流電壓、第二交流電壓及第三交流電壓並將它們分別轉換成第一直流電壓、第二直流電壓及第三直流電壓三個直流電壓。本實施方式中，該第一整流支路30包括第一接收端31、第二接收端32、整流單元33、第一輸出端34及第二輸出端35。該第一接收端31及該第二接收端32分別連接該第一交流電壓輸出端23及該共地端29，用於接收該第一交流電壓。該第二輸出端連接該共地端29作為接地端，該第一輸出端34用於將該第一直流電壓輸出以驅動第一負載A。
該第一整流支路30，該第二整流支路50及該第三整流支路70之內部結構分別包括相同之整流單元33，以下僅以第一整流支路30之整流單元33之元件及連接關係為例進行描述。
該整流單元33包括第一電壓輸入端331、第二電壓輸入端332、第一開關單元333、儲能單元334、第二開關單元337、訊號產生單元339、第一單嚮導通單元335、第二單嚮導通單元336、第一電壓輸出端a、第二電壓輸出端b及第一濾波單元338。
該第一電壓輸入端331及該第二電壓輸入端332分別連接該第一接收端31及該第二接收端32，用於接收第一交流電壓。該第二電壓輸入端332經由一條導線電連接該第二輸出端b作為公共接地端。該整流單元33在該訊號產生單元339之控制下將第一交流電壓轉換為第一直流電壓，並從第一電壓輸出端a輸出。
該第一開關單元333包括第一導通控制端3331、第二導通控制端3332及第三導通控制端3333。該第二開關單元337包括第四導通控制端3371、第五導通控制端3372及第六導通控制端3373。該第一電壓輸入端331、該第一導通控制端3331、該第三導通控制端3333、該儲能單元334、該第六導通控制端3373、該第五導通控制端3372及該第二電壓輸入端332依次串聯。
該訊號產生單元339包括第一控制訊號輸出端3391及第二控制訊號輸出端3392。該第一控制訊號輸出端3391連接該第一導通控制端3331，用於輸出該第一控制訊號。該第二控制訊號輸出端3392連接該第四導通控制端3371，用於輸出該第二控制訊號。本實施方式中，該第一控制訊號及該第二控制訊號為PMW(Pulse Width Modulation)訊號。
該第一開關單元333用於在該第一控制訊號之控制下導通或者截止。具體地，該第一導通控制端3331接收該第一控制訊號，並在該第一控制訊號之控制下控制該第二導通控制端3332及該第三導通控制端3333導通或者截止。
該第二開關單元337用於在該第二控制訊號之控制下導通或者截止。具體地，該第四導通控制端3371接收第二控制訊號並在該第二控制訊號之控制下控制該第五導通控制端3372及該第六導通控制端3373導通或者截止。
該儲能單元334用於存儲能量並配合該第一單嚮導通單元335、該第二單嚮導通單元336將該第一交流電壓轉換為該第一直流電壓。
該第一單嚮導通單元335包括第一端3351及第二端3352。該第一端3351連接該儲能單元334與該第六導通控制端3373之間之節點，該第二端3352連接該第一電壓輸出端a。當該第一開關單元333導通且該第二開關單元337截止時，該第一單嚮導通單元335導通。
該第二單嚮導通單元336包括第三端3361及第四端3362。該第三端3361連接該第三導通控制端3333及該儲能單元334之間之節點，該第四端3362連接該第一電壓輸出端a。當該第一開關單元333截止且該第二開關單元337導通時，該第二單嚮導通單元336導通。
該第一濾波單元338連接在該第一電壓輸出端a和該第二電壓輸出端b之間，用於對該第一直流電壓濾波。
工作時，當該第一交流電壓處於正半周時，即第一電壓輸入端331輸入正電壓，第二電壓輸入端332輸入負電壓，該訊號產生單元339控制該第一開關單元333處於導通狀態，該第二開關單元337先導通後截止。具體地，當該第一開關單元333、第二開關單元337導通時，該第一電壓輸入端331、該第一開關單元333、該儲能單元334、該第二開關單元337依次串聯至該第二電壓輸入端332形成回路，該儲能單元334被第一極性之電壓充電並存儲能量。當該第一開關單元333導通，該第二開關單元337截止時，該儲能單元334上存儲之能量經由該第一單嚮導通單元335對第一電壓輸出端a供電。該第一濾波單元338對第一電壓輸出端a輸出之電壓進行濾波。
當該第一交流電壓處於負半周時，即第一電壓輸入端331輸入負電壓，第二電壓輸入端332輸入正電壓，該訊號產生單元339控制該第一開關單元333先導通後截止，且控制該第二開關單元337始終處於導通之狀態。當該第一開關單元333、第二開關單元337導通時，該第一電壓輸入端331、該第一開關單元333、該儲能單元334、該第二開關單元337依次串聯至該第二電壓輸入端332形成回路，該儲能單元334被第二極性之電壓充電並存儲能量。當該第一開關單元333截止，第二開關單元337導通時，該儲能單元334存儲之能量經由該第二單嚮導通單元336對第一電壓輸出端a供電。
在本實施方式中，該第一開關單元333及該第二開關單元337為NMOS(Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor)場效應管。其中，該第一導通控制端3331及該第四導通控制端3371為NMOS場效應管之閘極，該第二導通控制端3332及該第五導通控制端3372為NMOS場效應管之汲極，該第三導通控制端3333及該第六導通控制端3373為NMOS場效應管之源極。該儲能單元334為一電感。該第一單嚮導通單元335及該第二單嚮導通單元336為二極體。其中，該第一端3351及第三端3361為二極體之正極，該第二端3352及該第四端3362為二極體之負極。該第一濾波單元338為電容。
該第二整流支路50包括第三接收端51、第四接收端52、整流單元33、第三輸出端54及第四輸出端55。該第三接收端51及該第四接收端52分別連接該第二交流電壓輸出端25及該共地端29，用於接收該第二交流電壓。該第輸出三端54用於將該第二直流電壓輸出以驅動第二負載B。
該第三整流支路70包括第五接收端71、第六接收端72、整流單元33、第五輸出端74及第六輸出端75。該第五接收端71及該第六接收端72分別連接該第三交流電壓輸出端27及該共地端29，用於接收該第三交流電壓。該第五輸出端74用於將該第三直流電壓輸出以驅動第三負載C。
請參閱圖3，其是本發明整流電路另一較佳實施例之電路圖。該整流電路3與該整流電路2不同之處在於，三條整流支路之輸出端並聯在一起作為電源輸出端以驅動同一負載。即該整流電路3之第一輸出端44、第三輸出端64及第五輸出端84連接在一起作為電源輸出端，第二輸出端45、第四輸出端65及第六輸出端85分別連接到共地端29以驅動同一負載。
與先前技術相較，由於本發明之該整流電路2中之該共地端29、該第一整流支路30之該第二輸出端35、該第二整流支路50之該第二輸出端55及該第三整流支路70之該第二輸出端75共用一個接地端。因此，在配線上，該共地端29、該第一整流支路30之該第二輸出端35、該第二整流支路50之該第五輸出端55及該第三整流支路70之該第六輸出端75可以使用同一條導線電連接。因此，該整流電路2之線路較少，配線簡單。從而達到了使用該整流電路2配線簡單且降低成本之技術效果。
另外，該整流電路2可以直接將三相交流電轉換為第一直流電壓、第二直流電壓及第三直流電壓三個直流電壓。且轉換後之該第一直流電壓、該第二直流電壓該第三直流電壓皆可以單獨直接驅動負載，或者直接並聯後驅動負載，不需要變壓器，因此，大幅提高了該整流電路2之能源轉換效率、功率密度及穩定度，且成本較低。此外，該整流電路2在應用在大功率之設備上時，不會受到變壓器之限制而無法將功率做大。
雖然本發明以優選實施方式揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做各種之變化，這些依據本發明精神所做之變化，都應包含在本發明所要求之保護範圍之內。
1、2、3．．．整流電路
11、12．．．原始交流電壓輸入端
13．．．電壓轉換單元
14．．．濾波單元
15、16．．．直流電壓輸出端
20．．．三相交流電源
30．．．第一整流支路
50．．．第二整流支路
70．．．第三整流支路
23．．．第一交流電壓輸出端
25．．．第二交流電壓輸出端
27．．．第三交流電壓輸出端
29．．．共地端
31．．．第一接收端
32．．．第二接收端
33．．．整流單元
34、44．．．第一輸出端
35、45．．．第二輸出端
331．．．第一電壓輸入端
332．．．第二電壓輸入端
333．．．第一開關單元
334．．．儲能單元
337．．．第二開關單元
339．．．訊號產生單元
335．．．第一單嚮導通單元
336．．．第二單嚮導通單元
338．．．第一濾波單元
3331．．．第一導通控制端
3332．．．第二導通控制端
3333．．．第三導通控制端
3371．．．第四導通控制端
3372．．．第五導通控制端
3373．．．第六導通控制端
3391．．．第一控制訊號輸出端
3392．．．第二控制訊號輸出端
51．．．第三接收端
52．．．第四接收端
54、64．．．第三輸出端
55、65．．．第四輸出端
71．．．第五接收端
72．．．第六接收端
74、84．．．第五輸出端
75、85．．．第六輸出端
圖1是先前技術整流電路之示意圖。
圖2是本發明整流電路一較佳實施例之電路圖。
圖3是本發明整流電路另一較佳實施例之電路圖。
3．．．整流電路
44．．．第一輸出端
45．．．第二輸出端
64．．．第三輸出端
65．．．第四輸出端
84．．．第五輸出端
85．．．第六輸出端

Claims (13)

  1. 一種整流電路，其中，該整流電路包括三相交流電源、第一整流支路、第二整流支路及第三整流支路，該三相交流電源用於產生三相交流電壓，其包括輸出第一交流電壓之第一交流電壓輸出端、輸出第二交流電壓之第二交流電壓輸出端、輸出第三交流電壓之第三交流電壓輸出端及共地端，該第一整流支路、該第二整流支路及該第三整流支路分別用於接收該第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓並將它們分別轉換成第一直流電壓、第二直流電壓及第三直流電壓三個直流電壓，每個整流支路包括一整流單元，該整流單元包括第一電壓輸入端、第二電壓輸入端、第一開關單元、儲能單元、第二開關單元、訊號產生單元、第一單嚮導通單元、第二單嚮導通單元、第一電壓輸出端及第二電壓輸出端，該第一電壓輸入端、該第一開關單元、該儲能單元、該第二開關單元及該第二電壓輸入端依次串聯，該第一單嚮導通單元包括第一端及第二端，該第一端連接該儲能單元與該第二開關單元之間之節點，該第二端連接該第一電壓輸出端，該第二單嚮導通單元包括第三端及第四端，該第三端連接該第一開關單元與該儲能單元之間之節點，該第四端連接該第一電壓輸出端，該第二電壓輸入端接地並連接該第二電壓輸出端，該第一電壓輸入端及該第二電壓輸入端用於接收第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓，該訊號產生單元控制該第一開關單元及該第二開關單元之導通或者截止，當第一、第二開關單元都導通時，第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓經由導通之第一、第二開關單元對該儲能單元充電以儲存能量，當該第一開關單元導通且該第二開關單元截止時，該第一單嚮導通單元導通，當該第一開關單元截止且該第二開關單元導通時，該第二單嚮導通單元導通，該儲能單元配合該第一單嚮導通單元及該第二單嚮導通單元將該第一交流電壓、該第二交流電壓及該第三交流電壓轉換為第一直流電壓、第二直流電壓及第三直流電壓，並經由該第一電壓輸出端輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該第一開關單元包括第一導通控制端、第二導通控制端及第三導通控制端，該第一導通控制端連接該訊號產生單元以控制該第二導通控制端與該第三導通控制端導通或者截止。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之整流電路，其中，該第一開關單元為NMOS場效應電晶體，該第一導通控制端為該NMOS場效應電晶體之閘極，該第二導通控制端為該NMOS場效應電晶體之汲極，該第三導通控制端為該NMOS場效應電晶體之源極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該儲能單元為電感。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該第二開關單元包括第四導通控制端、第五導通控制端及第六導通控制端，該第四導通控制端連接該訊號產生單元以控制該第五導通控制端與該第六導通控制端導通或者截止。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之整流電路，其中，該第二開關單元為NMOS場效應電晶體，該第四導通控制端為該NMOS場效應電晶體之閘極，該第五導通控制端為該NMOS場效應電晶體之汲極，該第六導通控制端為該NMOS場效應電晶體之源極。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該第一單嚮導通單元為二極體，該第一端為該二極體之正極，該第二端為該二極體之負極。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該第二單嚮導通單元為二極體，該第三端為該二極體之正極，該第四端為該二極體之負極。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該整流單元還包括第一濾波單元，該第一濾波單元連接在該第一電壓輸出端和該第二電壓輸出端之間，用於分別對該第一直流電壓、第二直流電壓或第三直流電壓濾波。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之整流電路，其中，該第一濾波單元為電容。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該訊號產生單元產生第一控制訊號及該第二控制訊號用於分別控制該第一開關單元及第二開關單元，該第一控制訊號及該第二控制訊號為PMW訊號。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該第一整流支路、該第二整流支路及該第三整流支路之輸出端並聯。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之整流電路，其中，該第一整流支路、該第二整流支路及該第三整流支路共用一條導線電連接至該共地端。
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