[实用新型]主动式单向导通装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单向导通装置，尤其涉及一种主动式单向导通装置。

背景技术

常见的交流电的来源有单相及三相，此交流信号通常是无法提供给复杂控制电路的电源所需，因此需要交直流转换器将转换成所需的特定电压直流电，而转换器的第一级电路就是整流器。整流器最常使用的结构是全波整流桥(full bridge rectifier)，其中所需的元件为双端单相导通元件。近来节能意识增强，采用传统二极管组成的整流器，存在最低顺向导通压降太大的问题，造成大电流通过时,产生耗能及发热现象，不符节能需求，并且带来高温所造成的散热成本提升及耐用度的疑虑，因此主动式整流器渐成主流。主动式整流器采用主动式功率元件产生极低的顺向导通压降，从而降低转换耗能与发热，大幅提升交直流转换效率。

请参照图1A、1B及1C，图1A是传统二极管装置的电路图。当二极管1的端点P电压高于端点N约0.7V以上，产生顺向导通电流；反之，当二极管1的端点N电压高于P则无电流导通，然而0.7V的顺向压降在导通电流大时便会产生耗能，因而发热损失能量，此为其最大缺点。图1B是传统二极管装置所组成的三相全波整流器的电路图，图1C是传统二极管装置所组成的三相全波整流器的波形图。PH1、PH2、PH3是三相交流电源，Vbat是整流后的电压波形，由图1C可知，Vbat电压与交流电输入存在电压差异，此即为所消耗的能量。因此，为减少耗能提升效率，需改为主动式元件来整流。又为了减低电路复杂度，故采用自我供电单向导通元件来实现此双端单向导通元件。

接下来，请参照图2A，图2A是传统自我供电单向导通装置的主要元件电路图。借助于采用功率元件取代二极管以降低顺向导通压降，达到高效率的需求。传统自我供电单向导通装置2包括功率元件20、单向导通元件21、储能元件22与控制电路单元24。AC输入端点P与N分别用以取代传统二极管整流器的正极(Anode)与负极(Cathode)输入。BD是功率元件本身内存的寄生二极管(Body Diode)。当端点N电压高于端点P电压并足以导通单向导通元件21，电荷便流经单向导通元件21并且储存在储能元件22，此电荷用以提供控制电路单元24的电源。控制电路单元24的正输入端电性耦接至P端点，而控制电路单元24的负输入端则耦接至N端点。控制电路单元24的输出端则耦接功率元件20的栅极(Gate)输入以控制其开启或关闭。简单说，当端点N电压高于端点P时，储能元件22处于充电状态，此时功率元件20的端点Gate为低电压，因此功率元件20关闭。而当端点N电压低于端点P时，储能元件22处于放电状态，此时功率元件20的端点Gate为高电压，因此功率元件20开启，使端点P与端点N之间为低阻抗，达到高效率导通的目的。

请参照图2B，图2B为端点P到端点N弦波振幅的输入电压相位信号(V(P)-V(N))与储能元件22所储存的电压V(VC)及流经功率元件20以外的电流(IC)的波形图。图2B左半部的波形代表P-N逆接的相位信号，此时可以看到存在电流消耗(一般约1～10uA)。图2B右半部的波形代表P-N顺接的相位信号，此时可以看到不存在电流消耗(由电容提供电流给比较器)。

请参照图2C及图2D，图2C为采用图2A的传统自我供电单向导通装置2取代图1B二极管所组成的自我供电主动式整流器，图2D所示的为传统自我供电单向导通装置的主要元件波形图。由图2D所示Vbat的波形可看出与输入的交流电压几乎无电压差异。

然而，图2A的装置在整流器待机状态时，端点N电压高于端点P电压，控制电路单元24依然处于耗电状态，造成系统不运作时会有从端点N流经单向导通元件21及控制电路单元24至端点P的漏电电流。此逆电压耗电在负载为电池时将造成应用上的重大缺点，电池在待机时会一直处于耗电状态，待机时间会减少。以及单向导通元件21在功率元件20逆偏压时将电荷储存在储能元件22并直接供应给控制电路单元24，因此控制电路单元24一直处于耗电状态。为了将此耗电降低，必须将控制电路单元24操作电流缩小，结果造成功率元件20开关速度变慢的缺点。并且因应控制电路单元24一直耗电，储能元件22势必也要加大，亦造成成本的增加。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种主动式单向导通装置，通过采用互补式的导通控制，以有效降低漏电流的产生。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：