專利名稱：多相發(fā)電機(jī)整流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及整流器，更詳而言之是指一種多相發(fā)電機(jī)整流器。
背景技術(shù)：
如汽車發(fā)電機(jī)等交流發(fā)電機(jī)通常設(shè)有一電壓調(diào)整器(voltageregulator)以及一整流器(rectifier)，并通過上述電壓調(diào)整器及整流器將發(fā)電機(jī)的輸出由交流電轉(zhuǎn)換成用以對(duì)電瓶充電或是其它利用的直流電。而常用工作于發(fā)電機(jī)高電壓、高電流環(huán)境的整流器，其每一相大多是由兩個(gè)硅半導(dǎo)體(P、N junction)的耐高壓二極管串接組成，以避免受發(fā)電機(jī)的瞬間異常高壓(約250伏特)擊穿，而上述的二極管的順向壓降(forward voltage drop)約為I伏特左右,若發(fā)電機(jī)輸出150安培的電流，將產(chǎn)生150瓦的能量損耗，且該能量損耗會(huì)轉(zhuǎn)換能熱能而集中在整流器上，須利用散熱片通過將熱能散出，以避免二極管過熱而燒毀。所以，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出越大時(shí)，將越需要將需要大面積的二極管晶片、及大體積的散熱片來增加有效散熱面積的大小，以提升散熱的效果。然而，此舉不僅會(huì)造成整體的體積及重量增加，且越大片的晶片因熱脹冷縮而影響其可靠度的程度也越大。另外，近年來，為降低與發(fā)電機(jī)關(guān)聯(lián)的電子零件因受發(fā)電機(jī)的瞬間異常高壓而損壞的機(jī)率，前述的硅半導(dǎo)體二極管逐漸由雪崩二極管(avalanche diode)所取代，利用雪崩二極管的雪崩崩潰(avalanchebreakdown)效應(yīng)將電壓牽制在一額定低壓(約23伏特)內(nèi)，以避免電子零件受發(fā)電機(jī)的瞬間異常高壓而損壞。然而，上述的雪崩二極管不僅須執(zhí)行整流的功能，亦須吸收瞬間異常電壓所產(chǎn)生的焦耳數(shù)，此將造成雪崩二極管比前述的硅半導(dǎo)體二極管產(chǎn)生的熱量更多，換言之，雪崩二極管不僅更容易因過熱而損壞，亦需使用更大面積的晶片以及更大體積的散熱片，而造成可靠度降低以及成本增加。再者，亦有業(yè)者為減少大電流輸出發(fā)電機(jī)(heavy duty alternator)的整流器的熱效應(yīng)，而利用兩顆硅半導(dǎo)體二極管并聯(lián)當(dāng)成一組整流源件來使用，以平均分擔(dān)因功率損耗所造成的熱效應(yīng)。然而，硅半導(dǎo)體二極管的順向壓降屬負(fù)溫度系數(shù)特性，當(dāng)溫度越高時(shí)則順向壓降越低，而電流將會(huì)集中流向順向壓降較低的硅半導(dǎo)體二極管，將使得溫度高者越來越高，而無法自動(dòng)調(diào)整來平均分擔(dān)電流。綜合以上所述可得知，已知的整流器設(shè)計(jì)仍未臻完善，且尚有待改進(jìn)的處。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種多相發(fā)電機(jī)整流器，不僅具有低能量耗損的特性，同時(shí)更具有高壓保護(hù)的功能。緣以達(dá)成上述目的，本發(fā)明所提供的多相發(fā)電機(jī)整流器包含有一輸入端口以及一輸出端口，該輸入端口用以接收交流電；該輸出端口用以輸出直流電，且該輸出端口具有一正電端以及一負(fù)電端；另外，該多相發(fā)電機(jī)整流器的每一相包含有至少一正電整流元件以及至少一負(fù)電整流元件，其中，該正電整流元件一端連接該輸入端口，且另一端連接該輸出端口的正電端；該負(fù)電整流元件一端連接該輸入端口，且另一端連接該輸出端口的負(fù)電端，而與該正電整流元件串聯(lián)；該負(fù)電整流元件具有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管(schottky diode)以及一具有反向崩潰(reversebreakdown)效應(yīng)的二極管,且該蕭特基二極管的正極連接該輸入端口，該蕭特基二極管的負(fù)極連接該輸出端口的負(fù)電端。


圖I為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的電路圖；圖2為上述本發(fā)明第一較佳實(shí)施例正整流時(shí)的電流流向；圖3為上述本發(fā)明第一較佳實(shí)施例負(fù)整流時(shí)的電流流向；圖4為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的電路圖；圖5揭示本發(fā)明亦適用于的Y接三相發(fā)電機(jī)；圖6揭示本發(fā)明亦適用于的Y接三相四線發(fā)電機(jī)。主要元件符號(hào)說明I多相發(fā)電機(jī)整流器10輸入端口11 R相端12 S相端 13 T相端14 N相中間抽頭端20輸出端口21正電端 22負(fù)電端31 R相正電整流元件 32 S相正電整流元件33 T相正電整流元件 34 N相正電整流元件41 R相負(fù)電整流元件 42 S相負(fù)電整流元件43 T相負(fù)電整流元件 44 N相負(fù)電整流元件2多相發(fā)電機(jī)整流器50輸入端口60輸出端口71 73正電整流元件81 83負(fù)電整流元件SD蕭特基二極管 AD雪崩二極管100、3OO、400 發(fā)電機(jī)200 負(fù)載
具體實(shí)施例方式為能更清楚地說明本發(fā)明，茲舉較佳實(shí)施例并配合圖示詳細(xì)說明如后。請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的多相發(fā)電機(jī)整流器1，用以將一Λ接的三相發(fā)電機(jī)100產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電后輸出。該多相發(fā)電機(jī)整流器I包含有一輸入端口 10、一輸出端口 20、三組正電整流元件31 33以及三組負(fù)電整流元件41 43。其中該輸入端口 10用以接收三相發(fā)電機(jī)100產(chǎn)生的三相交流電，且該輸入端口包含有R相端11、S相端12以及T相端13，并分別與該三相發(fā)電機(jī)100的R相、S相及T相連接。
該輸出端口 20用以將整流后得到的直流電輸出，且該輸出端口 20具有一正電端21以及一負(fù)電端22，用以分別代表該多相發(fā)電機(jī)整流器I輸出的直流電的正極與負(fù)極。該三正電整流元件31 33分別為R相正電整流元件31、S相正電整流元件32以及T相正電整流元件33，該等正電整流元件31 33的一端同時(shí)與該輸出端口 20的正電端21連接，而 另一端則分別對(duì)應(yīng)連接該輸入端口 10的R相端11、S相端12以及T相端13。該等正電整流元件31 33分別包含有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管SD(schottky diode)以及一具有反向崩潰(reverse breakdown)效應(yīng)的雪崩二極管AD (avalanche diode),且該等正電整流元件31 33的蕭特基二極管SD的正極連接該輸出端口 20的正電端21，而負(fù)極則連接該輸入端口 10。該等負(fù)電整流元件41 43分別為R相負(fù)電整流元件41、S相負(fù)電整流元件42以及T相負(fù)電整流元件43。該等負(fù)電整流元件41 43的一端同時(shí)與該輸出端口 20的負(fù)電端22連接，而另一端則分別與對(duì)應(yīng)的該正電整流元件31 33連接該輸入端口 10的該端連接。各該負(fù)電整流元件41 43同樣包含有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管SD (schottky diode)以及一雪崩二極管AD (avalanche diode),且該等負(fù)電整流元件41 43的蕭特基二極管SD的正極連接該輸入端口 10，而負(fù)極則連接該輸出端口 20的負(fù)電端22。使用蕭特基二極管SD的目的在于其低順向壓降(約小于0.6伏特)的特性，將使得該多相發(fā)電機(jī)整流器I在整流時(shí)，電流將會(huì)集中流向順量壓降較低的蕭特基二極管SD，且在固定電流下，越低的順向壓降將使得功率耗損越低，而功率損耗所產(chǎn)生的熱能也將隨的越低，換言之，其所需的晶片面積及散熱片體積將因此而大幅降低。請(qǐng)參閱圖2，以該三相發(fā)電機(jī)100的R-S相電源為例，當(dāng)R-S相電源為正電壓時(shí)，電流由該R相端11流入并通過該R相正電整流元件31的蕭特基二極管SD后，由該輸出端口 20的正電端21輸出至一負(fù)載200 (如電瓶)，再由輸出端口 20的負(fù)電端22流入，最后經(jīng)過形成串聯(lián)回路的該S相負(fù)電整流元件42的蕭特基二極管SD而由S相端12流出。反之，當(dāng)該三相發(fā)電機(jī)100的R-S相電源如圖3所示為負(fù)電壓時(shí)，電流由該S相端12流入并通過該S相正電整流元件32的蕭特基二極管SD后，由該輸出端口 20的正電端21輸出至該負(fù)載200，再由輸出端口 20的負(fù)電端22流入，最后經(jīng)過形成串聯(lián)回路的該R相負(fù)電整流元件41的蕭特基二極管SD而由R相端11流出。通過此，利用上述圖2與圖3配合而達(dá)到全波整流的目的。而S-T相電源與T-R相電源的整流原理與上述R-S相電源的整流原理相同，于此容不再贅述。另外，將蕭特基二極管SD與雪崩二極管AD并聯(lián)的目的在于蕭特基二極管SD除具有低順向壓降的特性外，亦伴隨有低反向耐壓(最高約為200伏特左右)的特性，因此，在該三相發(fā)電機(jī)100高電壓、高電流的整流環(huán)境中，將容易造成蕭特基二極管SD被瞬間異常高壓擊穿而損毀。是以，通過將蕭特基二極管SD與雪崩二極管AD并聯(lián)，在該三相發(fā)電機(jī)100產(chǎn)生瞬間異常高壓時(shí)，將造成該雪崩二極管AD反向崩潰而產(chǎn)生反向崩潰電壓(約19 23伏特)，且瞬間異常高壓產(chǎn)生的焦耳數(shù)將被雪崩二極管AD吸收，將使得蕭特基二極管SD兩端的電壓被控制在該雪崩二極管AD的反向崩潰電壓內(nèi)，換言之，蕭特基二極管SD的反向耐壓只要設(shè)計(jì)在25伏特左右即可避免燒毀的情事發(fā)生。另外，蕭特基二極管SD同時(shí)具有反向耐壓越低，其順向壓降越低的特性，是以，蕭特基二極管SD的反向耐壓設(shè)計(jì)在25伏特的低壓時(shí)，將使其同時(shí)具有較低的順向壓降，而導(dǎo)致其整流時(shí)的功率耗損也將隨之降低。再者，因雪崩二極管AD不必執(zhí)行整流只負(fù)責(zé)吸收瞬間異常高壓產(chǎn)生時(shí)的焦耳數(shù)，將不會(huì)因多任務(wù)而造成溫度過高，而使得其所需的晶片面積及散熱片體積同樣因此而大幅降低。請(qǐng)參閱圖4，為本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的多相發(fā)電機(jī)整流器2，同樣用以將該Λ接的三相發(fā)電機(jī)100產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電后輸出。該多相發(fā)電機(jī)整流器2包含有與上述實(shí)施例相同結(jié)構(gòu)的一輸入端口 50、一輸出端口 60以及三組負(fù)電整流元件81 83，與此容不再贅述。而與上述實(shí)施例不同處在于該多相發(fā)電機(jī)整流器2的各正電整流元件71 73僅具有單一蕭特基二極管SD而已，上述設(shè)計(jì)的目的是因?yàn)殡娐分须娮拥膶?shí)際流動(dòng)方向與電流相反，換言之，當(dāng)該三相發(fā)電機(jī)100的瞬間異常高壓產(chǎn)生時(shí)，電子將大量往該等負(fù)電整流元件81 83移動(dòng)，是以，該等負(fù)電整流元件81 83的雪崩二極管AD只要設(shè)計(jì)能分?jǐn)偟羲查g異常電壓所產(chǎn)生的焦耳數(shù)，將可同樣達(dá)到保護(hù)該等蕭特基二極管DS不會(huì)被瞬間異常高壓燒毀的目的。另外，因內(nèi)部總構(gòu)件數(shù)減少，將可降低整體晶片面積及散熱片體積，進(jìn)一步達(dá)到降低成本的功效。必須說明的是，本發(fā)明的多相發(fā)電機(jī)整流器除適用于上述的Λ接的該三相發(fā)電機(jī)100外，以第一實(shí)施例為例，該多相發(fā)電機(jī)整流器I亦同樣適用于如圖5所示的Y接三相發(fā)電機(jī)300上；或是如圖6所示，在該多相發(fā)電機(jī)整流器I的構(gòu)件基礎(chǔ)下多增加一組N相正電整流元件34以及一組N相負(fù)電整流元件44，且在輸入端口多增加一 N相中間抽頭端14，通過用在Y接三相四線發(fā)電機(jī)400上，而其達(dá)成的功效與上述各實(shí)施例無異，于此容不再贅述。當(dāng)然，除上述的三相發(fā)電機(jī)外，本發(fā)明亦適用于其它結(jié)構(gòu)的多相發(fā)電機(jī)。除第一實(shí)施例所述的該多相發(fā)電機(jī)整流器I外，第二實(shí)施例的該多相發(fā)電機(jī)整流器2亦可達(dá)到相同的效果O另外，本發(fā)明除使用雪崩二極管外，亦可依需求改用同樣具有反向崩潰(reversebreakdown)效應(yīng)的齊納二極管(zener diode)或是瞬態(tài)電壓抑制器(Transient VoltageSuppressor, TVS)來達(dá)到高壓保護(hù)的效果。再者，只要在負(fù)電整流元件中使用同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管(schottky diode)以及一雪崩二極管(avalanche diode)來達(dá)到低耗能與高壓防止的目的，其正電整流元件不管使用何種構(gòu)件來達(dá)到整流的目的，亦屬本發(fā)明的其它實(shí)施態(tài)樣而已。 綜合以上所述可得知，本發(fā)明的多相發(fā)電機(jī)整流器不僅具有低能量耗損的特性，同時(shí)更具有高壓保護(hù)的功能。以上所述僅為本發(fā)明較佳可行實(shí)施例而已，舉凡應(yīng)用本發(fā)明說明書及申請(qǐng)專利范圍所為的等效結(jié)構(gòu)及制作方法變化，理應(yīng)包含在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多相發(fā)電機(jī)整流器,其特征在于，包含有一輸入端口以及一輸出端口，該輸入端口用以接收交流電；該輸出端口用以輸出直流電，且該輸出端口具有一正電端以及一負(fù)電端；另外，該多相發(fā)電機(jī)整流器的每一相包含有 至少一正電整流元件，一端連接該輸入端口，且另一端連接該輸出端口的該正電端； 至少一負(fù)電整流元件，一端連接該輸入端口，且另一端連接該輸出端口的該負(fù)電端，而與該正電整流元件串聯(lián)；該負(fù)電整流元件包含有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管以及一具有反向崩潰效應(yīng)的二極管，且該蕭特基二極管的正極連接該輸入端口，該蕭特基二極管的負(fù)極連接該輸出端口的該負(fù)電端。
2.如權(quán)利要求I所述的多相發(fā)電機(jī)整流器，其特征在于，該正電整流元件包含有一蕭特基二極管，且該正電整流元件的蕭特基二極管的負(fù)極連接該輸入端口，而正極則連接該輸出端口的該正電端。
3.如權(quán)利要求2所述的多相發(fā)電機(jī)整流器，其特征在于，該正電整流元件還包含一具有反向崩潰效應(yīng)的二極管，且該具有反向崩潰效應(yīng)的二極管通過同極連接方式與該正電整流元件的蕭特基二極管并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求3所述的多相發(fā)電機(jī)整流器，其特征在于，該正電整流元件的具有反向崩潰效應(yīng)的二極管為一雪崩二極管。
5.如權(quán)利要求I所述的多相發(fā)電機(jī)整流器，其中，該具有反向崩潰效應(yīng)的二極管為一雪崩二極管。
6.如權(quán)利要求I所述的多相發(fā)電機(jī)整流器，其特征在于，包含有三個(gè)正電整流元件以及三個(gè)負(fù)電整流元件，且該輸入端口包含有一 R相端、一 S相端以及一 T相端，其中，該等正電整流元件的一端分別連接該輸入端口的該R相端、該S相端以及該T相端，另一端則同時(shí)連接該輸出端口的該正電端；該等負(fù)電整流元件的一端分別與對(duì)應(yīng)的該正電整流元件連接該輸入端口的該端連接，另一端則同時(shí)連接該輸出端口的該負(fù)電端。
7.如權(quán)利要求I所述的多相發(fā)電機(jī)整流器，其特征在于，包含有四個(gè)正電整流元件以及四個(gè)負(fù)電整流元件，且該輸入端口包含有一 R相端、一 S相端、一 T相端以及一 N相中間抽頭端，其中，該等正電整流元件的一端分別連接該輸入端口的該R相端、該S相端、該T相端以及該N相中間抽頭端，另一端則同時(shí)連接該輸出端口的該正電端；該等負(fù)電整流元件的一端分別與對(duì)應(yīng)的該正電整流元件連接該輸入端口的該端連接，另一端則同時(shí)連接該輸出端口的該負(fù)電端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多相發(fā)電機(jī)整流器，該多相發(fā)電機(jī)整流器的每一相包含有至少一正電整流元件以及至少一負(fù)電整流元件，其中，該負(fù)電整流元件具有通過同極連接方式并聯(lián)的一蕭特基二極管(schottky diode)以及一具有雪崩崩潰(avalanche breakdown)效應(yīng)的二極管，且該蕭特基二極管的正極連接該輸入端口，而負(fù)極連接該輸出端口的負(fù)電端，利用上述設(shè)計(jì)達(dá)到低耗能及高壓保護(hù)的目的。
文檔編號(hào)H02M7/06GK102624251SQ201110030338
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者魏成榖 申請(qǐng)人:車王電子(寧波)有限公司