專利名稱：電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步整流電路，尤其涉及電流驅(qū)動(dòng)的同步整流電路。
背景技術(shù)：
近年來，電子技術(shù)的發(fā)展，很多場(chǎng)合要求電路的工作電壓越來越低、電流越來越大。在要求輸出直流低電壓、大電流的情況下，即使采用低導(dǎo)通壓降的肖特基二極管(SBD)來作整流器件，也會(huì)產(chǎn)生大約0.5V的壓降，若電流達(dá)到10A，甚至20A以上時(shí)，一只整流二極管的管耗將達(dá)到10W左右。管耗十分突出，使電源整流輸出效率極低。因此，傳統(tǒng)的二極管整流電路已無法滿足實(shí)現(xiàn)低電壓、大電流整流的需要。
同步整流是采用通態(tài)電阻極低的大功率MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，來取代整流二極管以降低整流損耗的一項(xiàng)新技術(shù)。用功率MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成整流器時(shí)，要求柵極驅(qū)動(dòng)電壓必須與被整流電壓的相位保持同步才能完成整流功能，故稱之為同步整流。為滿足高頻、大電流同步整流電路的需要，近年來一些大電流低導(dǎo)通電阻MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管不斷問世，它們的通態(tài)電阻一般為0.01歐姆以下至幾個(gè)毫歐，在通過20A電流時(shí)的導(dǎo)通壓降還不到0.3V。從而大大降低了電流通過整流器件所消耗能量，提高了整個(gè)電源系統(tǒng)的變換效率。
現(xiàn)有技術(shù)中的一例，中國(guó)專利號(hào)02121622.3，名稱為《利用滯后驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行能量恢復(fù)的電流驅(qū)動(dòng)同步整流器》，如

圖1所示，該電路主要包括一個(gè)低損耗開關(guān)(通常為MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、一個(gè)變壓器，該變壓器包括多組線圈至少一個(gè)用于電流檢測(cè)的線圈，一個(gè)用于電流檢測(cè)能量恢復(fù)的線圈，一個(gè)與滯后驅(qū)動(dòng)器相連的驅(qū)動(dòng)線圈。其中，滯后驅(qū)動(dòng)器向同步整流器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率。該電路的不足之處在于如圖1所示，該電路需要輔助的直流電源162。該電路需要專門的驅(qū)動(dòng)電路，一組必需繞在主輸出變壓器上用來檢測(cè)信號(hào)的線圈，即它必需與主回路整合在一起，而不能獨(dú)立的作為一個(gè)部件或一個(gè)電路進(jìn)行運(yùn)作，同時(shí)增加了電路的復(fù)雜性，降低了電路的可靠性。
現(xiàn)有技術(shù)中的另一例，中國(guó)專利號(hào)96107652.6，名稱為《全波橋式整流電路》，如圖2所示，該電路主要包括兩個(gè)P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管管MP1及MP2、兩個(gè)N型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管管MN1及MN2、兩個(gè)高電平比較電路COMH1及COMH2、兩個(gè)低電平比較電路COML1及COML2。該電路同樣需要直流輔助電源Vdd，才能正常工作，另外，該電路需要設(shè)置電平比較電路，而一個(gè)電平比較電路就由7個(gè)MOS管和一個(gè)反相器組成，該電路共需要四個(gè)電平比較電路，這樣，導(dǎo)致電子元?dú)饧膫€(gè)數(shù)太多，成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明特提出一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用方便的電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了下述技術(shù)方案電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路，包括4個(gè)連接成橋式整流電路的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管用于對(duì)交流輸入電流的導(dǎo)通與關(guān)斷，執(zhí)行同步整流功能，該電路還包括(1)互感元件，互感元件的初級(jí)線圈繞組串接在交流輸入回路中，次級(jí)線圈繞組并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極-源極之間，所述的互感元件用于對(duì)交流輸入的電流取樣，以電流驅(qū)動(dòng)所述的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通與關(guān)斷；(2)電壓限幅元件，分別并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極-源極之間，用于對(duì)來自互感元件次級(jí)感應(yīng)的交流驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行限幅，確保所述的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作安全；(3)波形整形電路，連接在電流互感元件次級(jí)線圈和對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間，用于對(duì)次級(jí)線圈感應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行波形整形，有利于所述的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
上述的同步整流元件為MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，數(shù)目為4個(gè)，為增大通過電流，也可并聯(lián)增加為多個(gè)，它們組成橋式整流電路。MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的型號(hào)和極性沒有具體的限制，我們會(huì)在后面的實(shí)施例中給出詳盡的連接關(guān)系。
上述的電流互感元件為一通過磁路耦合多繞組線圈變換器，其初級(jí)線圈即較少的繞組串接在交流輸入回路中，對(duì)輸入回路基本無影響，用于對(duì)輸入電流的取樣，次級(jí)各線圈繞組分別并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極-源極之間，次級(jí)感應(yīng)電壓即引用為MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電壓，若MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的數(shù)目為4個(gè)，則需要四個(gè)次級(jí)線圈繞組。
上述的電壓限幅元件可以為雙向穩(wěn)壓二極管，雙向穩(wěn)壓二極管分別并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極-源極之間。當(dāng)然，也可以采取其它形式的替代電路，來完成限幅的功能，在此處，本發(fā)明的具體電路并沒有限制為雙向穩(wěn)壓二極管。
上述的交流輸入波形整形電路可以為RC并聯(lián)回路，所述的RC并聯(lián)回路連接在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極回路上。同樣的，也可以采取其它形式的替代電路，來完成波形整形的功能，在此處，本發(fā)明的具體電路并沒有限制為RC并聯(lián)回路。如電流互感器件的次感應(yīng)電壓波形適合MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)，也可不用此波形整形電路。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于(1)電路的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，采用的電子元器件的個(gè)數(shù)少，成本更加低廉；(2)本發(fā)明形成產(chǎn)品可以獨(dú)立的工作，無需輔助直流電源，使用十分方便，可以制造為獨(dú)立的產(chǎn)品而獨(dú)立工作，在本發(fā)明的交流輸入端子輸入低壓、高頻的交流輸入電壓，在本發(fā)明的直流輸出端就能得到低電壓大電流的脈動(dòng)直流電。(3)負(fù)載連接導(dǎo)線可延長(zhǎng)，擴(kuò)展了其使用范圍。一般的電子變壓器，如果直接接負(fù)載，由于是高頻交流電其負(fù)載連接導(dǎo)線一般不能超過2-3米，否則，會(huì)因?yàn)楦哳l交流電流流過過長(zhǎng)的負(fù)載導(dǎo)線產(chǎn)生過大的感抗而導(dǎo)致負(fù)載獲得的電壓很低，達(dá)不到負(fù)載所需的工作電壓，同時(shí)由于改變了負(fù)載特性而影響前級(jí)電路匹配的工作狀態(tài)，輕則造成溫升高，效率低，重則使整個(gè)產(chǎn)品燒毀。而采用本發(fā)明裝置，由于直流輸出端為單向直流電，負(fù)載導(dǎo)線的高頻感抗很小，這樣，在本發(fā)明裝置的后面再接低壓負(fù)載，其負(fù)載導(dǎo)線允許的長(zhǎng)度可以大大增加，可以達(dá)到20-30米，拓展了低壓、高頻輸出的電子變壓器的使用范圍。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于開關(guān)工作模式電源輸出的高頻低電壓的同步整流中，尤其應(yīng)用于低壓、高頻輸出的以高頻開關(guān)模式工作的電子變壓器的后續(xù)整流變換裝置中。
附圖簡(jiǎn)要說明圖1是專利號(hào)為02121622.3的現(xiàn)有技術(shù)的電原理圖，圖中標(biāo)號(hào)為162的是輔助直流電源；圖2是專利號(hào)為96107652.6的現(xiàn)有技術(shù)的電原理圖，圖中標(biāo)號(hào)為Vdd是輔助直流電源；圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例的具體工作過程。
如圖3所示，電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路，由四個(gè)NMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成橋式同步整流電路，它們的標(biāo)號(hào)分別是N1、N2、N3、N4。具體的電路連接關(guān)系為N1的源極和N3的漏極通過變換器的初級(jí)繞組線圈T1-5電連接于交流輸入電壓的端子1；N2的源極和N4的漏極電連接于交流輸入電壓的端子1’；N1、N2的漏極電連接于直流輸出電壓的端子2；N3、N4的源極電連接于直流輸出電壓的端子2’。
雙向穩(wěn)壓二極管D1和T1-1并聯(lián)后，再串聯(lián)R1、C1所組成的RC并聯(lián)回路后，最終，并聯(lián)在N1的柵極和源極之間；同樣的，雙向穩(wěn)壓二極管D2、D3、D4和T1-2、T1-3、T1-4的連接關(guān)系同上，在圖3中，已經(jīng)描述得十分清楚，不再贅述。
值得注意的是，變換器的繞組線圈的同名端的位置關(guān)系，T1-1和T1-4的同名端的位置在上端，T1-2和T1-3的同名端的位置在下端，T1-5的同名端的位置在左側(cè)。
本實(shí)施例的工作過程是這樣的本實(shí)施例的輸入電壓可來自高頻、低壓的電子變壓器的輸出，電壓的波動(dòng)范圍可以不限，只要不超過MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作安全區(qū)即可，輸入的交流輸入電壓的波形不限。當(dāng)在交流輸入1、1’端子輸入上述的高頻、低壓交流電壓時(shí)若1端在時(shí)間序列上為高頻交流電的正脈沖時(shí)，則通過初級(jí)線圈T1-5的電流取樣后，次級(jí)線圈T1-1、T1-2、T1-3、T1-4產(chǎn)生感應(yīng)電壓，由于各次級(jí)線圈的同名端的位置設(shè)置不同，在次級(jí)線圈T1-1和T1-4得到上正下負(fù)的交流電壓；在次級(jí)線圈T1-2和T1-3得到上負(fù)下正的交流電壓，此交流驅(qū)動(dòng)電壓經(jīng)過雙向穩(wěn)壓管的雙向限幅、RC并聯(lián)回路的整形后，使得四個(gè)橋式整流MOS管中的N2、N3關(guān)斷，MOS管中的N1、N4導(dǎo)通；使2端輸出正電壓，2’端輸出負(fù)電壓，若1’端在時(shí)間序列上為高頻交流電正脈沖時(shí)，則在次級(jí)線圈T1-1和T1-4得到上負(fù)下正的交流電壓；在次級(jí)線圈T1-2和T1-3得到上正下負(fù)的交流電壓，此交流電壓經(jīng)過雙向穩(wěn)壓管的雙向限幅、RC并聯(lián)回路的整形后，使得四個(gè)橋式整流MOS管中的N1、N4關(guān)斷，MOS管中的N2、N3導(dǎo)通，也使得2端輸出正電壓，2’端輸出負(fù)電壓。這樣，在直流輸出端子2、2’之間就可以得到2為“+”，2’為“一”的脈動(dòng)的低壓直流電壓輸出。
需要說明的是，本發(fā)明并不局限于本實(shí)施例，只要包含有本發(fā)明的幾個(gè)功能模塊電路，而所做的一些電子元?dú)饧蚬δ茈娐返奶娲紤?yīng)視做本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路，包括4個(gè)連接成橋式整流電路的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管用于對(duì)交流輸入電流的導(dǎo)通與關(guān)斷，執(zhí)行同步整流功能，其特征在于還包括互感元件，所述的互感元件的初級(jí)線圈繞組串接在交流輸入回路中，所述的互感元件的次級(jí)線圈繞組并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極—源極之間，所述的互感元件用于對(duì)輸入的交流電流取樣，以電流驅(qū)動(dòng)所述的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通與關(guān)斷；還包括電壓限幅元件，所述的電壓限幅元件分別并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極—源極之間，用于對(duì)感應(yīng)的交流驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行限幅，確保所述的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作安全；還包括波形整形電路，所述的波形整形電路連接在電流互感元件次級(jí)線圈和對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間，用于對(duì)次級(jí)感應(yīng)的交流驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行波形整形，有利于所述的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于所述的互感元件為一通過磁路耦合多繞組線圈變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于所述的電壓限幅元件為雙向或單向穩(wěn)壓二極管組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于所述的波形整形電路為電容或電容與電阻的組合而形成的電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了電流驅(qū)動(dòng)同步整流電路，包括4個(gè)連接成橋式整流電路的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該電路還包括(1)互感元件，互感元件的初級(jí)線圈繞組串接在交流輸入回路中，次級(jí)線圈繞組并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極—源極之間；(2)電壓限幅元件，分別并聯(lián)在對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極—源極之間；(3)波形整形電路，連接在交流輸入電壓中的一個(gè)端子和對(duì)應(yīng)的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極之間。本發(fā)明具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需輔助直流電源即可獨(dú)立工作、負(fù)載導(dǎo)線長(zhǎng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于低壓、高頻的交流輸入電壓的同步整流中，尤其應(yīng)用于低壓、高頻輸出的電子變壓器的后續(xù)裝置中。
文檔編號(hào)H02M7/12GK1897436SQ200610036098
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者肖俊承, 鄒高迪 申請(qǐng)人:肖俊承