一种整流装置、方法及用电设备

技术领域

本申请涉及供电控制技术领域，特别涉及一种整流装置、方法及用电设备。

背景技术

现有的高频开关电源系统中，一般需要先把交流电通过整流装置转换为直流电再传送给后级电路，最常用的整流装置一般为桥式整流，由于后级电路一般包含一个大容量的滤波电容，因此输入线路中必须增加防浪涌电路以避免用电设备在启机过程中由于对电容瞬时快速充电造成涌浪电流而导致整流装置或滤波电容或其他器件损坏。

如图一所示，图一中标号为200的装置即为传统的桥式整流与浪涌控制装置，在输入线路中串联一限流电阻(一般为负温度系数热敏电阻)，为避免限流电阻对电流转换效率的影响，还在限流电阻两端并联一开关装置(可以是继电器或半导体开关)，用电设备启机瞬间交流电首先经过用电设备内的熔断器，EMI滤波网络，再经过限流电阻限流，整流装置整流后输给滤波电容充电，用电设备进入稳态工作后，与限流电阻并联的开关装置闭合，以消除限流电阻对电流转换效率的影响。但由于桥式整流在每半周工作时均通过两颗整流二极管串联整流，并且整流二极管的顺向压降VF较大(一般为1.2V左右)，因此桥式整流所带来的损耗占整机功耗的比例较大，另外与限流电阻并联的开关装置成本较高，如果是半导体组件的话还会带来较大的额外损耗，如果是继电器的话损耗虽然可以忽略不计但其体积庞大，会进而造成整个桥式整流与浪涌控制装置的体积增大，不利于装置的小型化。

发明内容

本申请实施例提供一种整流装置、方法及用电设备，解决了传统的桥式整流与浪涌控制装置存在的体积大、成本高的问题。

第一方面，提供了一种整流装置，内置于用电设备中，包括：第一半桥模块、第二半桥模块以及可控半桥模块；

所述第一半桥模块的第一输出端、所述第二半桥模块的第一输入端以及所述可控半桥模块的第一输入端均用于连接EMI滤波网络的正输出端；

所述第一半桥模块的第二输出端、所述第二半桥模块的第二输入端以及所述可控半桥模块的第二输入端均用于连接所述EMI滤波网络的负输出端；

所述第一半桥模块的输入端用于连接滤波电容的负极，所述第二半桥模块的输出端与所述可控半桥模块的输出端均用于连接所述滤波电容的正极；

所述可控半桥模块的控制端与所述第二半桥模块的输出端连接，且所述可控半桥模块的控制端与所述第二半桥模块的输出端之间的连接线路上设有隔离驱动器；

所述隔离驱动器为晶体管或场效应管。

根据本申请实施例提供的整流装置，采用第一半桥模块、第二半桥模块以及可控半桥模块连接组成，设置隔离驱动器来代替传统桥式整流与浪涌控制装置中的开关装置，在用电设备启动瞬间，控制可控半桥模块关断，以使第一半桥模块与第二半桥模块相配合对从EMI滤波网络输出的电流进行整流处理后对滤波电容充电；在用电设备从启动状态过渡至稳定工作状态时，控制可控半桥模块导通，以使第一半桥模块与可控半桥模块相配合对从EMI滤波网络输出的电流进行整流处理后输出直流电。由于隔离驱动器为晶体管或场效应管，因此可以将隔离驱动器与可控半桥模块直接集成在一起，这样就减小了整流装置的整体体积，而且晶体管或场效应管作为基础元器件，其成本比开关装置的成本低，所以本申请的整流装置的成本降低。

在一种可能的设计中，所述第一半桥模块包括二极管D1和二极管D2；

所述二极管D1的阴极为所述第一半桥模块的第一输出端，所述二极管D2的阴极为所述第一半桥模块的第二输出端；

所述二极管D1的阳极与所述二极管D2的阳极的共接点为所述第一半桥模块的输入端。

在一种可能的设计中，所述第二半桥模块包括二极管D3和二极管D4；

所述二极管D3的阳极为所述第二半桥模块的第一输入端，所述二极管D4的阳极为所述第二半桥模块的第二输入端；

所述二极管D3的阴极与所述二极管D4的阴极的共接点为所述第二半桥模块的输出端。

在一种可能的设计中，所述可控半桥模块包括可控硅Q1和可控硅Q2；

所述可控硅Q1的阳极为所述可控半桥模块的第一输入端，所述可控硅Q2的阳极为所述可控半桥模块的第二输入端；

所述可控硅Q1的阴极与所述可控硅Q2的阴极的共接点为所述可控半桥模块的输出端；

所述可控硅Q1的控制极与所述可控硅Q2的控制极的共接点为所述可控半桥模块的控制端。

在一种可能的设计中，所述整流装置还包括限流电阻；

所述限流电阻的第一端连接所述第二半桥模块的输出端；

所述限流电阻的第二端连接所述滤波电容的正极。

在一种可能的设计中，所述隔离驱动器为绝缘栅双极型晶体管或者缘栅型的MOS场效应晶体管；

所述隔离驱动器的栅极连接所述第二半桥模块的输出端，漏极连接所述可控半桥模块的控制端。

第二方面，提供了一种用电设备，包括：

EMI滤波网络；

滤波电容；

如上述的整流装置，所述整流装置分别与所述EMI滤波网络和所述滤波电容连接。

第三方面，提供了一种整流方法，应用于上述的用电设备中，包括：

在所述用电设备启动瞬间，隔离驱动器控制可控半桥模块关断；

第一半桥模块与第二半桥模块对从EMI滤波网络输出的电流进行整流处理，以对滤波电容充电；

在所述用电设备从启动状态过渡至稳定工作状态时，所述隔离驱动器控制所述可控半桥模块导通；

所述第一半桥模块与所述可控半桥模块对从所述EMI滤波网络输出的电流进行整流处理，以输出直流电。

本申请实现的有益效果为：采用隔离驱动器来代替传统桥式整流与浪涌控制装置中的开关装置，不仅可以实现在用电设备启动瞬间，控制可控半桥模块关断，以使第一半桥模块与第二半桥模块相配合对从EMI滤波网络输出的电流进行整流处理后对滤波电容充电；在用电设备从启动状态过渡至稳定工作状态时，控制可控半桥模块导通，以使第一半桥模块与可控半桥模块相配合对从EMI滤波网络输出的电流进行整流处理后输出直流电的整流效果，而且由于隔离驱动器为晶体管或场效应管，因此隔离驱动器比开关装置的体积小、成本低，所以本申请的整流装置的整体体积减小，成本降低。

附图说明

图1是现有技术提供的桥式整流与浪涌控制装置的结构图。

图2是本申请实施例提供的整流装置的模块结构图。

图3是本申请实施例提供的整流装置的示例电路结构图。

图4是本申请实施例提供的整流装置的另一种示例电路结构图。

图5是本申请实施例提供的整流方法的流程图。

附图标记：10、第一半桥模块；20、第二半桥模块；30、可控半桥模块；40、限流电阻；50、隔离驱动器；

100、EMI滤波网络；

200、整流装置；

300、滤波电容。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

还需说明的是，本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本申请实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。

本申请实施例提供一种整流装置、方法及用电设备，解决了传统的桥式整流与浪涌控制装置存在的体积大、成本高的问题。

如图2所示，本申请实施例提供的整流装置200内置于用电设备中，包括第一半桥模块10、第二半桥模块20以及可控半桥模块30；

第一半桥模块10的第一输出端、第二半桥模块20的第一输入端以及可控半桥模块30的第一输入端均用于连接EMI滤波网络100的正输出端；

第一半桥模块10的第二输出端、第二半桥模块20的第二输入端以及可控半桥模块30的第二输入端均用于连接EMI滤波网络100的负输出端；

第一半桥模块10的输入端用于连接滤波电容300的负极，第二半桥模块20的输出端与可控半桥模块30的输出端均用于连接滤波电容300的正极；

可控半桥模块30的控制端与第二半桥模块20的输出端连接，且可控半桥模块30的控制端与第二半桥模块20的输出端之间的连接线路上设有隔离驱动器50；

隔离驱动器50为晶体管或场效应管。

根据本申请实施例提供的整流装置200，采用第一半桥模块10、第二半桥模块20以及可控半桥模块30连接组成，设置隔离驱动器50来代替传统桥式整流与浪涌控制装置中的开关装置，在用电设备启动瞬间，控制可控半桥模块30关断，以使第一半桥模块10与第二半桥模块20相配合对从EMI滤波网络100输出的电流进行整流处理后对滤波电容300充电；在用电设备从启动状态过渡至稳定工作状态时，控制可控半桥模块30导通，以使第一半桥模块10与可控半桥模块30相配合对从EMI滤波网络100输出的电流进行整流处理后输出直流电。由于隔离驱动器50为晶体管或场效应管，因此可以将隔离驱动器与可控半桥模块30直接集成在一起，这样就减小了整流装置的整体体积，而且场效应管作为基础元器件，其成本比开关装置的成本低，所以本申请的整流装置200的成本降低。

可选的，隔离驱动器50为绝缘栅双极型晶体管或者缘栅型的MOS场效应晶体管；隔离驱动器50的栅极连接第二半桥模块20的输出端，漏极连接可控半桥模块30的控制端。

比起传统的开光装置来说，本申请将绝缘栅双极型晶体管或者缘栅型的MOS场效应晶体管作为开关使用可以极大的降低整流装置的体积。

如图3-4所示，第一半桥模块10包括二极管D1和二极管D2；

二极管D1的阴极为第一半桥模块10的第一输出端，二极管D2的阴极为第一半桥模块10的第二输出端；二极管D1的阳极与二极管D2的阳极的共接点为第一半桥模块10的输入端。

以上设置中，采用二极管D1和二极管D2可以利用二极管的单方向导电性，可以把交流电变成脉动直流电，可以防止电流倒灌；二极管具有正极和负极两个端子，因此可以防止接错正负极。

如图3-4所示，第二半桥模块20包括二极管D3和二极管D4；

二极管D3的阳极为第二半桥模块20的第一输入端，二极管D4的阳极为第二半桥模块20的第二输入端；二极管D3的阴极与二极管D4的阴极的共接点为第二半桥模块20的输出端。

以上设置中，采用二极管D3和二极管D4可以利用二极管的单方向导电性，可以把交流电变成脉动直流电，可以防止电流倒灌；二极管具有正极和负极两个端子，因此可以防止接错正负极。

在实际应用中，二极管D3和二极管D4可以选用通态电流较小且有一定浪涌承受能力的二极管，如型号为1N5406或S3M的二极管，其成本低廉，体积小巧，远小于继电器及其他功率半导体开关器件的成本和体积。

如图3-4所示，可控半桥模块30包括可控硅Q1和可控硅Q2；

可控硅Q1的阳极为可控半桥模块30的第一输入端，可控硅Q2的阳极为可控半桥模块30的第二输入端；可控硅Q1的阴极与可控硅Q2的阴极的共接点为可控半桥模块30的输出端；可控硅Q1的控制极与可控硅Q2的控制极的共接点为可控半桥模块30的控制端。

以上设置中，采用可控硅Q1和可控硅Q2不仅可以利用可控硅的单方向导电性，而且可控硅具有控制极，有导通或者关断两种控制状态，将可控硅Q1和可控硅Q2与隔离驱动器结合使用就可以起到电流通过限流电阻或者不通过限流电阻的作用，进而抑制浪涌电流，比起传统的开关装置来说，可控硅Q1、可控硅Q2与隔离驱动器的体积较小，成本较低，可以进一步的降低整流装置的体积和成本。

如图2-4所示，整流装置还包括限流电阻40；限流电阻40的第一端连接第二半桥模块20的输出端；限流电阻40的第二端连接滤波电容300的正极。

通过以上设置，在用电设备启动瞬间，限流电阻40会对EMI滤波网络100输出的交流电或直流电中的浪涌电流进行浪涌抑制处理，从而保证整流装置、滤波电容300以及其他器件不受浪涌电流的冲击而损坏。

以下结合工作原理对上述的整流装置200作进一步说明：

在用电设备启动瞬间，二极管D1、二极管D2、二极管D3及二极管D4组成整流桥电路对EMI滤波网络100输出的交流电或直流电进行整流处理后对滤波电容300进行快速充电，同时，限流电阻40对交流电或直流电中的浪涌电流进行浪涌抑制处理，从而保证整流装置200、滤波电容300以及其他器件不受浪涌电流的冲击而损坏，在此过程中，隔离驱动器50关闭，以使二极管D3及二极管D4输出的防浪涌控制信号控制可控硅Q1和可控硅Q2关断；在用电设备进入稳定工作状态(即滤波电容300的两极电压达到用电设备的工作电压)时，隔离驱动器50打开，二极管D3及二极管D4输出的防浪涌控制信号控制可控硅Q1和可控硅Q2导通，此时，由二极管D1、二极管D2、可控硅Q1及可控硅Q2构成整流桥电路对EMI滤波网络100输出的交流电或直流电进行整流处理后为用电设备提供直流电DC。

在上述工作原理中，由于可控硅Q1和可控硅Q2导通时的通态压降一般会低于二极管的正向压降，会使整个整流装置200的转换效率比现有的桥式整流器高，且功耗也会相应的降低。

作为一种可选的实施方式，本申请实施例的整流装置200的电路结构图可以设计成如图4所示的样子，将二极管D1、二极管D2、二极管D3及二极管D4连接组成整流桥电路，这样可以使整流装置200中包含的各个元件的空间分布更加合理，组成的电路占的空间更小，进而减小整流装置200的体积。

本申请实施例提供的用电设备包括EMI滤波网络100；滤波电容300；如上述的整流装置200，整流装置200分别与EMI滤波网络100和滤波电容300连接。

用电设备采用上述的整流装置200，不仅可以很好的达到整流效果，而且由于整流装置200的体积小、成本低，所以采用上述整流装置200的用电设备体积也可以制作的较小，并且成本也能够降低。

如图5所示为本申请实施例提供的整流方法的流程图。

本申请实施例提供的整流方法应用于上述的用电设备中，包括以下步骤：

步骤501、在用电设备启动瞬间，隔离驱动器控制可控半桥模块关断；

步骤502、第一半桥模块与第二半桥模块对从EMI滤波网络输出的电流进行整流处理，以对滤波电容充电；

步骤503、在用电设备从启动状态过渡至稳定工作状态时，隔离驱动器控制可控半桥模块导通；

步骤504、第一半桥模块与可控半桥模块对从EMI滤波网络输出的电流进行整流处理，以输出直流电。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。