Bjt型單相橋式全控整流電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及整流（AC-DC)電路，應(yīng)用于交流輸入、直流輸出的電能變換場(chǎng)合，如： 微能量收集系統(tǒng)、新能源發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池充電系統(tǒng)等，尤其是一種單相橋式全控整流電 路。
【背景技術(shù)】
[0002] 整流（AC-DC)電路是一種能將交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能的電路，應(yīng)用十分廣泛。 按交流輸入相數(shù)分類(lèi)，整流電路可分為單相電路和多相電路；按電路結(jié)構(gòu)分類(lèi)，整流電路可 分為橋式電路和零式電路；按組成的器件分類(lèi)，整流電路可分為不可控電路、半控電路和全 控電路。
[0003] 適用于中小功率應(yīng)用場(chǎng)合的全控型器件主要有MOSFET和BJT。早期，Si材料的 BJT具有較大的驅(qū)動(dòng)損耗、較高的開(kāi)關(guān)損耗、較大的器件動(dòng)態(tài)阻抗等缺點(diǎn)。因此，為了獲得低 功耗，中小功率的單相橋式全控整流電路大多采用M0SFET。但是，MOSFET是電壓型驅(qū)動(dòng)器 件，與電流型驅(qū)動(dòng)器件BJT相比，MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路要比BJT的驅(qū)動(dòng)電路更復(fù)雜。尤其在 超低壓或高壓的工作環(huán)境中，MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)難度相當(dāng)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有MOSFET型單相橋式全控整流電路中MOSFET驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜、驅(qū)動(dòng)效率 較低的不足，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)效率較高的BJT型單相橋式全控整 流電路。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種BJT型單相橋式全控整流電路，包括輸入電容Ci、PNP型BJT管Ql、PNP型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、NPN 型 BJT 管 Q5、NPN 型 BJT 管 Q6、輸出電容 Co、電阻RU電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和用于通過(guò)端口 a控制NPN型BJT 管Q5的基極電流從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PNP型BJT管Ql工作狀態(tài)的控制以及通過(guò)端口 b控制NPN型 BJT管Q6的基極電流從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PNP型BJT管Q2工作狀態(tài)的控制的受控電流源組Ml，輸 入電容Ci的一端同時(shí)與單相交流電源vac的正端、PNP型BJT管Ql的發(fā)射極、NPN型BJT 管Q3的發(fā)射極、電阻R5的一端以及電阻R4的一端相連，PNP型BJT管Ql的集電極同時(shí)與 PNP型BJT管Q2的集電極、輸出電容Co的一端、輸出電壓to的正端以及負(fù)載Zl的一端相 連，PNP型BJT管Ql的基極與電阻Rl的一端相連，電阻Rl的另一端與NPN型BJT管Q5的 集電極相連，NPN型BJT管Q5的基極同時(shí)與電阻R5的另一端以及受控電流源組Ml的端口 a相連，NPN型BJT管Q5的發(fā)射極同時(shí)與NPN型BJT管Q6的發(fā)射極、NPN型BJT管Q3的集 電極、NPN型BJT管Q4的集電極、輸出電容Co的另一端、輸出電壓to的負(fù)端以及負(fù)載Zl的 另一端相連，PNP型BJT管Q2的基極與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與NPN型BJT 管Q6的集電極相連，NPN型BJT管Q6的基極同時(shí)與受控電流源組Ml的端口 b以及電阻R6 的一端相連，電阻R6的另一端同時(shí)與PNP型BJT管Q2的發(fā)射極、NPN型BJT管Q4的發(fā)射 極、電阻R3的一端、輸入電容Ci的另一端以及單相交流電源vac的負(fù)端相連，NPN型BJT管 Q4的基極與電阻R4的另一端相連，NPN型BJT管Q3的基極與電阻R3的另一端相連。
[0007] 進(jìn)一步，電阻Rl兩端并聯(lián)加速電容C1，電阻R2兩端并聯(lián)加速電容C2,電阻R3兩 端并聯(lián)加速電容C3,電阻R4兩端并聯(lián)加速電容C4,電阻R5兩端并聯(lián)加速電容C5,電阻R6 兩端并聯(lián)加速電容C6。該優(yōu)選方案能加速所述BJT型單相橋式全控整流電路的動(dòng)態(tài)特性。
[0008] 再進(jìn)一步，所述受控電流源組Ml包括二極管DaU二極管Da2、NPN型BJT管QaU NPN型BJT管Qa2、電阻RaU電阻Ra2、電阻Ra3和電容Cal，NPN型BJT管Qal的集電極為 受控電流源組Ml的端口 a，NPN型BJT管Qa2的集電極為受控電流源組Ml的端口 b，NPN型 BJT管Qal的發(fā)射極同時(shí)與NPN型BJT管Qa2的發(fā)射極、電阻Ra3的一端、電容Cal的一端 以及輸出電壓V0的負(fù)端相連，NPN型BJT管Qal的基極同時(shí)與NPN型BJT管Qa2的基極、 電阻Ra2的一端以及電阻Ra3的另一端相連，電阻Ra2的另一端同時(shí)與電阻Ral的一端以 及電容Cal的另一端相連，電阻Ral的另一端同時(shí)與二極管Dal的陰極以及二極管Da2的 陰極相連，二極管Dal的陽(yáng)極與單相交流電源vac的正端相連，二極管Da2的陽(yáng)極與單相交 流電源vac的負(fù)端相連。所述BJT型單相橋式全控整流電路具有輸入電壓過(guò)壓保護(hù)功能。
[0009] 更進(jìn)一步，所述受控電流源組Ml包括NPN型BJT管Qbl、NPN型BJT管Qb2、二極 管Dbl、電阻Rbl、電阻Rb2和電容Cbl，負(fù)載Zl的一端與輸出電壓vo的正端相連，負(fù)載Zl 的另一端同時(shí)與二極管Dbl的陽(yáng)極以及電阻Rbl的一端相連，NPN型BJT管Qbl的集電極 為受控電流源Ml的端口 a，NPN型BJT管Qb2的集電極為受控電流源Ml的端口 b，NPN型 BJT管Qbl的發(fā)射極同時(shí)與NPN型BJT管Qb2的發(fā)射極、輸出電壓vo的負(fù)端、電阻Rb2的 一端、電容Cbl的一端以及電阻Rbl的另一端相連，NPN型BJT管Qbl的基極同時(shí)與NPN型 BJT管Qb2的基極、電阻Rb2的另一端、電容Cbl的另一端以及二極管Dbl的陰極相連。所 述BJT型單相橋式全控整流電路具有輸出電流限流保護(hù)功能。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：隨著新型半導(dǎo)體材料器件的發(fā)展，新材料（如SiC)的BJT 已表現(xiàn)出了較小的驅(qū)動(dòng)損耗、很低的電阻系數(shù)、較快的開(kāi)關(guān)速度、較小的溫度依賴(lài)性、良好 的短路能力以及不存在二次擊穿等諸多優(yōu)點(diǎn)。在中小功率的單相橋式全控整流電路中采用 新材料的BJT，不但可以獲得低功耗，而且還可以簡(jiǎn)單化全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路。
[0011] 單相橋式全控整流電路采用BJT，利用BJT工作性能的優(yōu)點(diǎn)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單 和高效率。
[0012] 本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：BJT型單相橋式全控整流電路具有將交流電能轉(zhuǎn) 換成直流電能的能力，電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)效率高、適合于多種控制方法。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本發(fā)明基本的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明加速動(dòng)態(tài)特性后的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的電路圖。
[0016] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例2的電路圖。
[0017] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例1在輸出電容Co容值較小時(shí)的仿真工作波形圖。
[0018] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例2在輸出電容Co容值較小時(shí)的仿真工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0020] 參照?qǐng)D1和圖2, 一種BJT型單相橋式全控整流電路，包括輸入電容Ci、PNP型BJT 管 QUPNP 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、NPN 型 BJT 管 Q5、NPN 型 BJT 管 Q6、輸出電容Co、電阻RU電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和用于通過(guò)端口 a控制 NPN型BJT管Q5的基極電流從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PNP型BJT管Ql工作狀態(tài)的控制以及通過(guò)端口 b 控制NPN型BJT管Q6的基極電流從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PNP型BJT管Q2工作狀態(tài)的控制的受控電流 源組M1，輸入電容Ci的一端同時(shí)與單相交流電源vac的正端、PNP型BJT管Ql的發(fā)射極、 NPN型BJT管Q3的發(fā)射極、電阻R5的一端以及電阻R4的一端相連，PNP型BJT管Ql的集 電極同時(shí)與PNP型BJT管Q2的集電極、輸出電容Co的一端、輸出電壓to的正端以及負(fù)載 Zl的一端相連，PNP型BJT管Ql的基極與電阻Rl的一端相連，電阻Rl的另一端與NPN型 BJT管Q5的集電極相連，NPN型BJT管Q5的基極同時(shí)與電阻R5的另一端以及受控電流源 組Ml的端口 a相連，NPN型BJT管Q5的發(fā)射極同時(shí)與NPN型BJT管Q6的發(fā)射極、NPN型 BJT管Q3的集電極、NPN型BJT管Q4的集電極、輸出電容Co的另一端、輸出電壓to的負(fù)端 以及負(fù)載Zl的另一端相連，PNP型BJT管Q2的基極與電阻R2的一端相連，電阻R2的另一 端與NPN型BJT管Q6的集電極相連，NPN型BJT管Q6的基極同時(shí)與受控電流源組Ml的端 口 b以及電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端同時(shí)與PNP型BJT管Q2的發(fā)射極、NPN型 BJT管Q4的發(fā)射極、電阻R3的一端、輸入電容Ci的另一端以及單相交流電源vac的負(fù)端相 連，NPN型BJT管Q4的基極與電阻R4的另一端相連，NPN型BJT管Q3的基極與電阻R3的 另一端相連。
[0021] 進(jìn)一步，電阻Rl兩端并聯(lián)加速電容C1，電阻R2兩端并聯(lián)加速電容C2,電阻R3兩 端并聯(lián)加速電容C3,電阻R4兩端并聯(lián)加速電容C4,電阻R5兩端并聯(lián)加速電容C5,電阻R6 兩端并聯(lián)加速電容C6。該優(yōu)選方案能加速所述BJT型單相橋式全控整流電路的動(dòng)態(tài)特性。
[0022] 實(shí)施例1 :參照?qǐng)D1、圖3和圖5,本發(fā)明實(shí)施例1具有輸入電壓過(guò)壓保護(hù)功能，它 由輸入電容 Ci、PNP 型 BJT 管 Ql、PNP 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、NPN 型BJT管Q5、NPN型BJT管Q6、輸出電容Co、電阻RU電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電 阻R6、受控電流源組Ml組成。其中，受控電流源組Ml又由二極管Dal、二極管Da2、NPN型 BJT管Qal、NPN型BJT管Qa2、電阻RaU電阻Ra2、電阻Ra3、電容Cal組成。
[0023] 如圖3所示，輸入電容Ci的一端同時(shí)與單相交流電源vac的正端、PNP型BJT管 Ql的發(fā)射極、NPN型BJT管Q3的發(fā)射極、電阻R5的一端以及電阻R4的一端相連，PNP型 BJT管Ql的集電極同時(shí)與PNP型BJT管Q2的集電極、輸出電容Co的一端、輸出電壓to的 正端以及負(fù)載Zl的一端相連，PNP型BJT管Ql的基極與電阻Rl的一端相連，電阻Rl的另 一端與NPN型BJT管Q5的集電極相連，NPN型BJT管Q5的基極同時(shí)與電阻R5的另一端以 及受控電流源組Ml的端口 a相連，NPN型BJT管Q5的發(fā)射極同時(shí)與NPN型BJT管Q6的發(fā) 射極、NPN型BJT管Q3的集電極、NPN型BJT管Q4的集電極、輸出電容Co的另一端、輸出電 壓V0的負(fù)端以及負(fù)載Zl的另一端相連，PNP型BJT管Q2的基極與電阻R2的一端相連，電 阻R2的另一端與NPN型BJT管Q6的集電極相連，NPN型BJT管Q6的基極同時(shí)與受控電流 源組Ml的端口 b以及電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端同時(shí)與PNP型BJT管Q2的發(fā) 射極、NPN型BJT管Q4的發(fā)射極、電阻R3的一端、輸入電容Ci的另一端以及單相交流電源 vac的負(fù)端相連，NPN型BJT管Q4的基極與電阻R4的另一端相連，NPN型BJT管Q3的基極 與電阻R3的另一端相連；NPN型BJT管Qal的集電極為受控電流源組Ml的端口 a，NPN型 BJT管Qa2的集電極為受控電流源組Ml的端口 b，NPN型BJT管Qal的發(fā)射極同時(shí)與NPN型 BJT管Qa2的發(fā)射極、電阻Ra3的一端、電容Cal的一端以及輸出電壓to的負(fù)端相連，NPN 型BJT管Qal的基極同時(shí)與NPN型BJT管Qa2的基極、電阻Ra2的一端以及電阻Ra3的另 一端相連，電阻Ra2的另一端同時(shí)與電阻Ral的一端以及電容Cal的另一端相連，電阻Ral 的另一端同時(shí)與二極管Dal的陰極以及二極管Da2的陰極相連，二極管Dal的陽(yáng)極與單相 交流電源vac的正端相連，二極管Da2的陽(yáng)