TWI703806B - 主動橋式整流電路 - Google Patents

Abstract

一種主動橋式整流電路包含整流單元和控制單元。整流單元包含第一上橋開關、第二上橋開關、第一下橋開關以及第二下橋開關。控制單元包含第一訊號比較器與第二訊號比較器。第一訊號比較器比較火線端提供的火線訊號與中性線端提供的中性線訊號，產生第一比較訊號。第二訊號比較器比較火線訊號與中性線訊號，產生第二比較訊號。第一比較訊號用以控制該第一上橋開關與該第一下橋開關，且第二比較訊號用以控制該第二上橋開關與該第二下橋開關。

Description

主動橋式整流電路

本發明係有關一種橋式整流電路，尤指一種包含主動開關元件的主動橋式整流電路。

在交流轉直流電源供應器中，橋式整流二極體是一個必要元件，其主要功用為將交流轉成直流提供後端轉換器使用。再者，因為橋式整流二極體為輸入端與後端電源線路的分界點，因此其安全性與穩定性是一個重要關鍵因素。

隨著效率要求越來越高，橋式整流二極體的損耗已無法再被忽視，是故，利用半導體開關，例如金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)來取代整流二極體形成主動橋式整流電路架構用以提高效率是研究與發展的趨勢。

現有傳統的控制方法係利用電壓與一個相對應的參考電壓做比較，來形成一個驅動訊號。然而，在實際應用的場合中，該驅動訊號因為雜訊干擾或輸入電壓波形不理想導致上、下橋臂同時導通，造成輸入電源直接短路形成安全問題。

再者，若為了避免容易造成上、下橋臂同時導通而短路，因此通常係透過將該參考電壓提高，然而將使得有效的工作週期(duty cycle)降低，會影響電源供應器的利用率與可控性。

為此，如何設計出一種主動橋式整流電路，來解決前述的技術問題，乃為本案發明人所研究的重要課題。

本發明之目的在於提供一種主動橋式整流電路，解決現有技術之問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的主動橋式整流電路包含整流單元和控制單元。整流單元包含一第一上橋開關、一第二上橋開關、一第一下橋開關以及一第二下橋開關。該第一上橋開關與該第二下橋開關共接，且耦接一交流電源的一火線端，該第二上橋開關與該第一下橋開關共接，且耦接該交流電源的一中性線端。控制單元包含一第一訊號比較器與一第二訊號比較器。第一訊號比較器比較該火線端提供的一火線訊號與該中性線端提供的一中性線訊號，以產生一第一比較訊號。第二訊號比較器比較該火線訊號與該中性線訊號，以產生一第二比較訊號。第一比較訊號用以控制該第一上橋開關與該第一下橋開關，且第二比較訊號用以控制該第二上橋開關與該第二下橋開關。

在一實施例中，第一訊號比較器包含第一非反相輸入端和第一反相輸入端，分別用以接收該火線訊號與該中性線訊號，且該第二訊號比較器包含一第二非反相輸入端和一第二反相輸入端，分別用以接收該中性線訊號與該火線訊號。

在一實施例中，主動橋式整流電路更包含一參考電壓單元。該參考電壓單元耦接第一反相輸入端和第二反相輸入端，且提供參考電壓，以調整該 第一上橋開關與該第二下橋開關之間的死區時間，以及該第二上橋開關與該第一下橋開關之間的死區時間。

在一實施例中，參考電壓越大，該第一上橋開關與該第二下橋開關之間的死區時間，及該第二上橋開關與該第一下橋開關之間的死區時間越大。

在一實施例中，主動橋式整流電路更包含保護單元。當該第一比較訊號與該第二比較訊號具有相同邏輯準位時，保護單元控制該第一上橋開關、該第二上橋開關、該第一下橋開關以及該第二下橋開關斷關。

在一實施例中，保護單元包含一及閘電路與一控制開關。該及閘電路用以對該第一比較訊號與該第二比較訊號進行及運算，以產生一運算訊號。該控制開關耦接該及閘電路，且接收該運算訊號，該運算訊號係控制該控制開關的導通與關斷。

在一實施例中，主動橋式整流電路更包含一驅動單元，其用以根據該第一比較訊號及該火線訊號產生一第一上橋控制訊號，根據該第一比較訊號產生一第一下橋控制訊號，根據該第二比較訊號及該中性線訊號產生一第二上橋控制訊號，根據該第二比較訊號產生一第二下橋控制訊號。該第一上橋控制訊號、該第二上橋控制訊號、該第一下橋控制訊號與該第二下橋控制訊號係分別用以控制該第一上橋開關與該第二上橋開關、該第一下橋開關與該第二下橋開關。

在一實施例中，該驅動單元包含第一光耦合器和第二光耦合器。當該第一比較訊號具有高邏輯準位時，第一光耦合器致能使該驅動單元根據該火線訊號產生具有高邏輯準位之該第一上橋控制訊號。當第二比較訊號具有高 邏輯準位時，該第二光耦合器致能使該驅動單元根據該中性線訊號產生具有高邏輯準位之該第二上橋控制訊號。

在一實施例中，當該第一比較訊號具有低邏輯準位時，該第一光耦合器禁能使該驅動單元產生具有低邏輯準位之該第一上橋控制訊號，且當該第二比較訊號具有低邏輯準位時，該第二光耦合器禁能使該驅動單元產生具有低邏輯準位之該第二上橋控制訊號。

在一實施例中，主動橋式整流電路更包含一保護單元。當該第一比較訊號與該第二比較訊號皆具有高邏輯準位時，該保護單元禁能該第一光耦合器和該第二光耦合器，使該驅動單元產生具有低邏輯準位之該第一上橋控制訊號及該第二上橋控制訊號，且該保護單元控制該第一下橋控制訊號及該第二下橋控制訊號具有低邏輯準位。

藉由所提出的主動橋式整流電路，提高主動橋式整流電路的可靠度、利用率與可控性。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

V_AC:交流電源

L:火線端

N:中性線端

BD+:正極輸出端

BD-:負極輸出端

VCCP:電源電壓

Q1A:第一上橋開關

Q1B:第二上橋開關

Q1D:第一下橋開關

Q1C:第二下橋開關

O_AH:第一上橋控制訊號

O_BH:第二上橋控制訊號

O_AL:第一下橋控制訊號

O_BL:第二下橋控制訊號

OP1:第一訊號比較器

OP2:第二訊號比較器

O_A:第一比較訊號

O_B:第二比較訊號

Dv1:第一分壓電路

Dv2:第二分壓電路

Dv3:第三分壓電路

Dv4:第四分壓電路

L1:第一火線訊號

L2:第二火線訊號

N1:第一中性線訊號

N2:第二中性線訊號

Qc:控制開關

T_D:死區時間

100:整流單元

Vref:參考電壓

200:驅動單元

300A、300B:控制單元

310:參考電壓單元

320:選擇單元

400:保護單元

231~234:分壓電路

210:第一光耦合器

220:第二光耦合器

D1~D4:二極體

GND:接地端

V_rect:輸出端

圖1：為本發明主動橋式整流電路應用於升壓型功率因數校正器的電路方塊圖。

圖2：為本發明主動橋式整流電路的整流單元和驅動單元的實施例的電路圖。

圖3A：為本發明主動橋式整流電路的控制單元的第一實施例之電路圖。

圖3B：為本發明主動橋式整流電路的控制單元的第二實施例之電路圖。

圖4：為本發明主動橋式整流電路的保護單元的實施例之電路圖。

圖5A：為本發明交流電源與參考電壓關係之第一波形圖。

圖5B：為本發明交流電源與參考電壓關係之第二波形圖。

圖5C：為本發明交流電源與參考電壓關係之第三波形圖。

圖5D：為本發明交流電源與參考電壓關係之第四波形圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參見圖1所示，其係為本發明主動橋式整流電路應用於升壓型功率因數校正器(boost PFC)的電路方塊圖。所述主動橋式整流電路的前級係電性連接一抗電磁干擾濾波器(EMI filter)，再連接一交流電源V_AC；所述主動橋式整流電路的後級係電性連接該升壓型功率因數校正器，以對該交流電源V_AC提供功率因數的校正以及升壓的操作。然本發明不限於此，可依實際需求選擇主動橋式整流電路的前級電路及後級連接的轉換器電路。

該主動橋式整流電路包含一第一上橋開關Q1A、一第二上橋開關Q1B、一第一下橋開關Q1D以及一第二下橋開關Q1C，藉以形成主動橋式整流 電路。在本發明中，上述之開關可用金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、雙極性接面型電晶體(Bipolar Junction Transistor,BJT)、絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)等主動開關元件。在一些實施例中，各該上、下橋開關Q1A~Q1D並聯連接一二極體，意即該主動橋式整流電路係為該等上、下橋開關Q1A~Q1D並聯於傳統由二極體所組成的橋式整流電路所構成，然本發明不以此為限。在其他實施例中，亦可僅由主動開關元件組成整流電路即可。其中該第一上橋開關Q1A透過一第一上橋控制訊號O_AH控制、該第二上橋開關Q1B透過一第二上橋控制訊號O_BH控制、該第一下橋開關Q1D透過一第一下橋控制訊號O_AL控制以及該第二下橋開關Q1C透過一第二下橋控制訊號O_BL控制。在一實施例中，該等控制訊號可為脈衝寬度調變(pulse-width modulation,PWM)訊號，對該等相應的上、下橋開關Q1A~Q1D提供脈衝寬度調變控制。

該第一上橋開關Q1A與該第二下橋開關Q1C共接，且透過該抗電磁干擾濾波器耦接該交流電源V_AC的一火線端L；該第二上橋開關Q1B與該第一下橋開關Q1D共接，且透過該抗電磁干擾濾波器耦接該交流電源V_AC的一中性線端N。該第一上橋開關Q1A與該第二上橋開關Q1B共接於該主動橋式整流電路的一正極輸出端BD+；該第一下橋開關Q1D與該第二下橋開關Q1C共接於該主動橋式整流電路的一負極輸出端BD-。並且，透過該正極輸出端BD+與該負極輸出端BD-電性連接該升壓型功率因數校正器。

請參見圖2及圖3A所示，圖2係為本發明主動橋式整流電路的整流單元100及驅動單元200的電路圖，圖3A係為本發明主動橋式整流電路的控制單元300A的第一實施例之電路圖。為使圖式能夠清楚且精簡的呈現，因此將主動橋式整流電路以分割(為左、中、右三部分)的方式呈現，即圖2和圖3A上所標示的輸出、輸入接點的名稱相同者，意指其為電性連接的狀態。舉例來說， 圖2和圖3A所標示的接收/傳送第一比較訊號O_A的接點係電性連接，且接收/傳送第二比較訊號O_B的接點係電性連接。以下在其他的圖式中也為相同的原則，合先敘明不再另加贅述。

如圖2所示，整流單元100包含第一上橋開關Q1A、第二上橋開關Q1B、第二下橋開關Q1C及第一下橋開關Q1D，其分別對應圖1所示的該第一上橋開關Q1A、該第二上橋開關Q1B、該第二下橋開關Q1C以及該第一下橋開關Q1D，並且圖2所標示的L與N分別對應圖1所示的該交流電源V_AC的該火線端L與該中性線端N。配合參見圖5A所示，其係為本發明交流電源與參考電壓關係之第一波形圖，透過火線訊號與中性線訊號配合一參考電壓Vref，可得到用以控制該第一上橋開關Q1A的該第一上橋控制訊號O_AH、控制該第一下橋開關Q1D的該第一下橋控制訊號O_AL、控制該第二上橋開關Q1B的該第二上橋控制訊號O_BH以及控制該第二下橋開關Q1C的該第二下橋控制訊號O_BL，其具體說明將於之後敘述。

請參見圖3A，其係為本發明主動橋式整流電路之控制單元的第一實施例之電路圖。控制單元300A包含一第一訊號比較器OP1、一第二訊號比較器OP2。在一些實施例中，控制單元300A還包含複數個分壓電路。為使交流電源V_AC的火線電壓與中性線電壓的電壓大小能夠符合控制電路所需的電壓等級，因此透過分壓電路將火線電壓與中性線電壓降壓，以提供能以適用控制電路操作的火線訊號與中性線訊號，但其並非用以限制本發明。具體地，該等分壓電路包含一第一分壓電路Dv1、一第二分壓電路Dv2、一第三分壓電路Dv3以及一第四分壓電路Dv4。第一分壓電路Dv1接收火線端L提供的火線訊號，並且透過分壓以獲得電壓值較小的第一火線訊號L1。第二分壓電路Dv2接收中性線端N提供的中性線訊號，並且透過分壓以獲得電壓值較小的第一中性線訊號N1。第三分壓電路Dv3接收火線端L提供的火線訊號，並且透過分壓以獲得電壓值較 小的第二火線訊號L2。第四分壓電路Dv4接收中性線端N提供的中性線訊號，並且透過分壓以獲得電壓值較小的第二中性線訊號N2。

在本實施例中，第一訊號比較器OP1用以比較第一火線訊號L1與第二中性線訊號N2，以產生第一比較訊號O_A，其中第一比較訊號O_A用以控制第一上橋開關Q1A與第一下橋開關Q1D(可配合參見圖2)。具體來說，第一訊號比較器OP1的非反相輸入端(+)與反相輸入端(-)分別接收第一火線訊號L1與該第二中性線訊號N2，並且經由比較第一火線訊號L1與第二中性線訊號N2(即L1-N2)以得到第一比較訊號O_A。另一方面，第二訊號比較器OP2用以比較第二火線訊號L2與第一中性線訊號N1，以產生第二比較訊號O_B，其中第二比較訊號O_B用以控制第二上橋開關Q1B與第二下橋開關Q1C(可配合參見圖2)。具體來說，第二訊號比較器OP2的非反相輸入端(+)與反相輸入端(-)分別接收該第一中性線訊號N1與該第二火線訊號L2，並且經由比較第一中性線訊號N1與第二火線訊號L2(即N1-L2)以得到第二比較訊號O_B。

透過上述的控制方式，在交流電源V_AC正常的情況下，控制單元300A產生的第一比較訊號O_A和第二比較訊號O_B係為互補的一高邏輯準位訊號和一低邏輯準位訊號。因此，在第一上橋開關Q1A與第一下橋開關Q1D同時被控制導通時(例如，交流電源V_AC在正半周期時)，第二上橋開關Q1B與第二下橋開關Q1C同時被控制斷開，反之亦然，藉此達到整流的效果，並且避免所有開關同時導通。

請再參考圖2，需注意的是，由於上橋電路不若下橋電路有固定的參考電位(例如接地電位)，意即上橋電路為浮動電位，因此上橋電路在驅動電路的設計上較為複雜。在本實施例中，驅動單元200包含第一光耦合器(photo coupler)210、第二光耦合器220和分壓電路231~234。第一光耦合器210電性連接於第一訊號比較器OP1的輸出端、火線端L和第一上橋開關Q1A，且第二光 耦合器220電性連接於第二訊號比較器OP2的輸出端、中性線端N和第二上橋開關Q1B。在一些實施例中，在交流電源V_AC在負半周期時，第一訊號比較器OP1產生的第一比較訊號O_A具有低邏輯準位，而第二訊號比較器OP2產生的第二比較訊號O_B具有高邏輯準位。因此第二光耦合器220被致能且第一光耦合器210被禁能。致能的第二光耦合器220根據中性線端N的中性端訊號產生一具有高邏輯準位的訊號，並經由分壓電路232產生第二上橋控制訊號O_BH以導通第二上橋開關Q1B。另外，具有高邏輯準位的第二比較訊號O_B經由分壓電路234產生第二下橋控制訊號O_BL以導通第二下橋開關Q1C。禁能的第二光耦合器220則是產生一具有低邏輯準位的訊號，並經由分壓電路231產生第一上橋控制訊號O_AH以關斷第一上橋開關Q1A。另外，具有低邏輯準位的第一比較訊號O_A經由分壓電路233產生第一下橋控制訊號O_AL以導通第一下橋開關Q1D。在交流電源V_AC在正半周期時則兩者剛好相反，於此不再贅述。

上述驅動單元200係以光耦合器為示例，然不以此為限制本發明，亦可利用自舉式電路(bootstrap circuit)、隔離積體電路…等實現上橋電路的驅動電路設計。

請再參照圖3A，控制單元300A還包含參考電壓單元310。參考電壓單元310耦接該第一訊號比較器OP1與該第二訊號比較器OP2的反相輸入端，用以調整該第一上橋開關Q1A與該第二下橋開關Q1C之間的死區時間T_D，以及該第二上橋開關Q1B與該第一下橋開關Q1D之間的死區時間T_D。根據該參考電壓Vref的大小，可調整該等上、下橋控制訊號的寬度，實現脈衝寬度變調的控制方式。以調整對應火線訊號的該參考電壓Vref為例，當該參考電壓Vref越大時，該第一上橋控制訊號O_AH與該第一下橋控制訊號O_AL的導通寬度越小，反之，當參考電壓Vref越小時，該第一上橋控制訊號O_AH與該第一下橋控制訊號O_AL的導通寬度越大。在一實施例中，不以該火線訊號與該中性線 訊號皆對應相同大小的該參考電壓Vref為限制本發明，意即，該火線訊號可對應較大的該參考電壓Vref而該中性線訊號可對應較小的該參考電壓Vref，反之亦然。

換言之，可透過適當地設計該參考電壓Vref或者利用軟(韌)體的方式設計可動態地調整該參考電壓Vref，以確保該等上、下橋開關之間有足夠的死區時間，以避免容易地發生短路異常(亦即，第一上橋開關Q1A與第二下橋開關Q1C同時導通，及/或第二上橋開關Q1B與第一下橋開關Q1D同時導通)。在一些實施例中，該參考電壓單元可透過將一電源電壓VCCP利用分壓電路獲得該參考電壓Vref。

請再參照圖3B，其係為本發明主動橋式整流電路之控制單元的第二實施例之電路圖。在本實施例中，控制單元300B的第一訊號比較器OP1和第二訊號比較器OP2的反向輸入端非分別直接接收中性線訊號和火線訊號，而是連接一選擇單元320。選擇單元320包含連接火線端L的第一輸入端、連接中性線端N的第二輸入端和一輸出端V_rect。第一輸入端和第二輸入端各自透過一二極體D1、D2耦接至一輸出端V_rect，而輸出端V_rect則是耦接至第一訊號比較器OP1和第二訊號比較器OP2的反相輸入端，經由二極體D3耦接至電源電壓VCCP及經由二極體D4和電阻分別耦接至接地端GND。在交流電源V_AC為正半周期時，火線訊號具有高邏輯準位以導通二極體D1，並經由第三分壓電路Dv3調整在輸出端V_rect的電壓，使其小於第一訊號比較器OP1的非反相輸入端的電壓並大於第二訊號比較器OP2的非反相輸入端的電壓。藉此，第一訊號比較器OP1產生的第一比較訊號O_A具有高邏輯準位，而第二訊號比較器OP2產生的第二比較訊號O_B具有低邏輯準位。另外，在交流電源V_AC為負半周期時，則中性線訊號具有高邏輯準位以導通二極體D2，並經由第三分壓電路Dv3調整在輸出端V_rect的電壓，使其小於第二訊號比較器OP2的非反相輸入端的電壓並 大於第一訊號比較器OP1的非反相輸入端的電壓。藉此，第一訊號比較器OP1產生的第一比較訊號O_A具有低邏輯準位，而第二訊號比較器OP2產生的第二比較訊號O_B具有高邏輯準位。

配合參見圖5A至圖5C，假設該交流電源V_AC的該火線訊號與該中性線訊號皆為理想的狀況，例如該交流電源V_AC為正常的供電或者空載下的供電，因此，不論該參考電壓Vref的大小為何(其中圖5B的該參考電壓Vref大於圖5A的該參考電壓Vref，且圖5A的該參考電壓Vref大於圖5C的該參考電壓Vref)，該第一上橋控制訊號O_AH與該第二上橋控制訊號O_BH之間必然存在死區時間T_D，或者該第一下橋控制訊號O_AL與該第二下橋控制訊號O_BL之間也必然存在死區時間T_D，並且確保在圖3A與圖3B的訊號比較電路所產生的該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B必然存在一者為高準位，另一者為低準位的狀態。換言之，在此狀況下，該第一上橋開關Q1A與該第二上橋開關Q1B不會同時導通，或者該第一下橋開關Q1D與該第二下橋開關Q1C不會同時導通，如此，以確保上橋開關與下橋開關之間(例如該第一上橋開關Q1A與該第二下橋開關Q1C之間或者該第二上橋開關Q1B與該第一下橋開關Q1D之間)不會發生短路擊穿(short through)的狀況，使得該火線端L與該中性線端N不會短路，進而維持該主動橋式整流電路能夠正常地運作，即維持該第一上橋開關Q1A、該第一下橋開關Q1D與該第二上橋開關Q1B、該第二下橋開關Q1C交替地切換控制。

配合參見圖5D，假設該交流電源V_AC的該火線訊號與該中性線端不存在理想的狀況，例如該交流電源V_AC為異常的供電或者為輕載下的供電，因此，只有在參考電壓Vref足夠大時(圖未示)，即該第一上橋控制訊號O_AH與該第一下橋控制訊號O_AL的導通寬度夠小，且該第二上橋控制訊號O_BH與該第二下橋控制訊號O_BL的導通寬度亦夠小時，才能夠確保該第一上橋控制訊號 O_AH與該第二上橋控制訊號O_BH之間存在死區時間T_D，或者該第一下橋控制訊號O_AL與該第二下橋控制訊號O_BL之間也必然存在死區時間T_D，並且確保在圖3A與圖3B的訊號比較電路所產生的該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B存在一者為高準位，另一者為低準位的狀態。然而，一旦參考電壓Vref不夠大時，則將發生如圖5D的現象，即該第一上橋控制訊號O_AH與該第二上橋控制訊號O_BH之間存在高準位重疊的狀態(如圖式所圈之處，即無存在死區時間)，或者該第一下橋控制訊號O_AL與該第二下橋控制訊號O_BL之間存在高準位重疊的狀態(即無存在死區時間)，此時，在圖3A與圖3B的訊號比較電路所產生的該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B則皆為高準位狀態。因此，將造成該第一上橋開關Q1A與該第二下橋開關Q1C之間或者該第二上橋開關Q1B與該第一下橋開關Q1D之間發生短路擊穿(short through)的狀況，使得該火線端L與該中性線端N發生短路，進而該主動橋式整流電路遭受到損壞，而失去正常運作的能力。

請參見圖4所示，其係為本發明主動橋式整流電路之保護單元的實施例之電路圖。為避免該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B則皆為高邏輯準位狀態而造成上、下橋開關發生短路擊穿的狀況，使得該火線端L與該中性線端N發生短路，導致該主動橋式整流電路遭受到損壞，因此，本發明進一步提出短路保護的機制，如圖4所示。該短路保護的機制更包含保護單元400，保護單元400本質，為一邏輯及運算(logic“AND”operation)單元，其包含一及閘電路與控制開關Qc。及閘電路基本上具有兩個二極體，該兩二極體的陰極分別接收該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B，當該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B為正常時，即一者具有高邏輯準位另一者具有低邏輯準位時，耦接該兩二極體的控制開關Qc的閘極為低準位驅動，因此該控制開關Qc為關斷的狀態，因此該第一下橋控制訊號O_AL(與該第一上橋控制訊號O_AH相 同)與該第二下橋控制訊號O_BL(與該第二上橋控制訊號O_BH相同)不改變其控制準位，使得上、下橋開關Q1A~Q1D正常控制，進而使主動橋式整流電路維持正常操作。

一旦該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B發生異常時，即兩者皆具有高邏輯準位時，該兩二極體為逆偏狀態，使得電源電壓VCCP經分壓後的閘極電壓控制該控制開關Qc為導通的狀態。因為該控制開關Qc導通，所以使得該第一下橋控制訊號O_AL、該第二下橋控制訊號O_BL強制為接地的低準位。因此，配合參見圖2，該第一下橋控制訊號O_AL(與該第一上橋控制訊號O_AH相同)與該第二下橋控制訊號O_BL(與該第二上橋控制訊號O_BH相同)皆為低準位狀態。故此，低準位的該第一上橋控制訊號O_AH控制關斷該第一上橋開關Q1A，低準位的該第二上橋控制訊號O_BH控制關斷該第二上橋開關Q1B，低準位的該第一下橋控制訊號O_AL控制關斷該第一下橋開關Q1D以及低準位的該第二下橋控制訊號O_BL控制關斷該第二下橋開關Q1C。如此，一旦上、下橋開關Q1A~Q1D皆關斷後，即便該交流電源V_AC的該火線訊號與該中性線訊號發生異常(導致該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B皆為高準位)，仍可透過同時關斷上、下橋開關Q1A~Q1D，禁能該主動橋式整流電路的操作，以防止由於該交流電源V_AC的異常導致該主動橋式整流電路遭受到損壞。因此，圖4所示的該保護單元400可謂為第二級的保護，以實現當該第一比較訊號O_A與該第二比較訊號O_B皆為高準位的狀況時，仍能對該主動橋式整流電路進行保護。

綜上所述，本發明係具有以下之特徵與優點：

1、透過火線訊號與中性線訊號的相減(L-N)，以及中性線訊號與火線訊號的相減(N-L)可精準地得到電源的換相點，使電路透過正確的訊號達到正確的運作。

2、透過簡單的邏輯及運算電路，可實現第二級的電路保護，以提高電路操作的可靠度。

3、可透過適當的設計該參考電壓或者利用軟(韌)體的方式設計可動態地調整該參考電壓，以確保該等上、下橋開關之間有足夠的死區時間，以避免容易地發生短路異常。

4、可有效地動態降低參考電壓，使最大化工作週期(duty cycle)，進而提高主動橋式整流電路的利用率與可控性。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

300A:控制單元

310:參考電壓單元

VCCP:電源電壓

L:火線端

N:中性線端

OP1:第一訊號比較器

OP2:第二訊號比較器

O_A:第一比較訊號

O_B:第二比較訊號

Dv1:第一分壓電路

Dv2:第二分壓電路

Dv3:第三分壓電路

Dv4:第四分壓電路

L1:第一火線訊號

L2:第二火線訊號

N1:第一中性線訊號

N2:第二中性線訊號

Claims (10)

1. 一種主動橋式整流電路，包含：一整流單元，包含：一第一上橋開關、一第二上橋開關、一第一下橋開關以及一第二下橋開關；該第一上橋開關與該第二下橋開關共接，且耦接一交流電源的一火線端，該第二上橋開關與該第一下橋開關共接，且耦接該交流電源的一中性線端；及一控制單元，包含：一第一訊號比較器，比較該火線端提供的一火線訊號與該中性線端提供的一中性線訊號，以產生一第一比較訊號；及一第二訊號比較器，比較該火線訊號與該中性線訊號，以產生一第二比較訊號；其中該第一比較訊號用以控制該第一上橋開關與該第一下橋開關，且該第二比較訊號用以控制該第二上橋開關與該第二下橋開關。
2. 如申請專利範圍第1項所述主動橋式整流電路，其中該第一訊號比較器包含一第一非反相輸入端和一第一反相輸入端，分別用以接收該火線訊號與該中性線訊號，且該第二訊號比較器包含一第二非反相輸入端和一第二反相輸入端，分別用以接收該中性線訊號與該火線訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述主動橋式整流電路，更包含：一參考電壓單元，耦接該第一反相輸入端和該第二反相輸入端，且提供一參考電壓，以調整該第一上橋開關與該第二下橋開關之間的死區時間，及該第二上橋開關與該第一下橋開關之間的死區時間。
4. 如申請專利範圍第3項所述主動橋式整流電路，其中該參考電壓越大，該第一上橋開關與該第二下橋開關之間的死區時間，及該第二上橋開關與該第一下橋開關之間的死區時間越大。
5. 如申請專利範圍第1項所述主動橋式整流電路，更包含：一保護單元，當該第一比較訊號與該第二比較訊號具有相同邏輯準位時，該保護單元控制該第一上橋開關、該第二上橋開關、該第一下橋開關以及該第二下橋開關斷關。
6. 如申請專利範圍第5項所述主動橋式整流電路，其中該保護單元包含：一及閘電路，用以對該第一比較訊號與該第二比較訊號進行及運算，以產生一運算訊號；及一控制開關，耦接該及閘電路，且接收該運算訊號，該運算訊號係控制該控制開關的導通與關斷。
7. 如申請專利範圍第1項所述主動橋式整流電路，更包含一驅動單元，用以根據該第一比較訊號及該火線訊號產生一第一上橋控制訊號，根據該第一比較訊號產生一第一下橋控制訊號，根據該第二比較訊號及該中性線訊號產生一第二上橋控制訊號，根據該第二比較訊號產生一第二下橋控制訊號，其中該第一上橋控制訊號、該第二上橋控制訊號、該第一下橋控制訊號與該第二下橋控制訊號係分別用以控制該第一上橋開關與該第二上橋開關、該第一下橋開關與該第二下橋開關。
8. 如申請專利範圍第7項所述主動橋式整流電路，其中該驅動單元包含： 一第一光耦合器，當該第一比較訊號具有高邏輯準位時，該第一光耦合器致能使該驅動單元根據該火線訊號產生具有高邏輯準位之該第一上橋控制訊號；及一第二光耦合器，當該第二比較訊號具有高邏輯準位時，該第二光耦合器致能使該驅動單元根據該中性線訊號產生具有高邏輯準位之該第二上橋控制訊號。
9. 如申請專利範圍第8項所述主動橋式整流電路，其中當該第一比較訊號具有低邏輯準位時，該第一光耦合器禁能使該驅動單元產生具有低邏輯準位之該第一上橋控制訊號，且當該第二比較訊號具有低邏輯準位時，該第二光耦合器禁能使該驅動單元產生具有低邏輯準位之該第二上橋控制訊號。
10. 如申請專利範圍第8項所述主動橋式整流電路，更包含：一保護單元，當該第一比較訊號與該第二比較訊號皆具有高邏輯準位時，該保護單元禁能該第一光耦合器和該第二光耦合器，使該驅動單元產生具有低邏輯準位之該第一上橋控制訊號及該第二上橋控制訊號，且該保護單元控制該第一下橋控制訊號及該第二下橋控制訊號具有低邏輯準位。

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