自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，主要解決傳統(tǒng)二極管橋式電路整流損耗大、熱穩(wěn)定性差、散熱體積大及現(xiàn)有橋式同步整流驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜的問題。該整流電路由構(gòu)成橋式連接的四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)、電源U、濾波電容C和負(fù)載R組成。每個(gè)自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括限流電阻RA、開關(guān)二極管DA、穩(wěn)壓管Z和儲(chǔ)能電容C；驅(qū)動(dòng)電路包括保護(hù)電阻RB和運(yùn)算放大器Q；執(zhí)行電路包括帶有寄生二極管DB的N溝道或者P溝道MOSFET管M；濾波電容C與負(fù)載R并聯(lián)連接在橋式電路輸出的兩端。本發(fā)明具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整流損耗小，熱穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，可用于大電流、小體積、高效率的AC-DC功率變換。
【專利說明】自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種整流電路，可用于單相到多相的大電流、小體積、高效率的AC-DC功率變換。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的整流橋主要由普通二極管組成，二極管是無源元件，它具有成本低、電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，并且在較高電壓的整流電路中仍有很高的整流效率，因此被人們廣泛地使用。它的不足之處在于，二極管工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較高的導(dǎo)通壓降，在大電流的整流電路中會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，這對(duì)于需要高效率要求的電路是不能接受的。而且，較大的整流損耗會(huì)加劇器件的溫升，影響電路運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和工作壽命。為此需要加裝大體積的散熱器，不僅導(dǎo)致電路整體體積增加，也增加了額外的成本。
[0003]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，為解決傳統(tǒng)整流橋損耗過大問題的橋式同步整流技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其基本原理是采用低傳導(dǎo)損耗的有源開關(guān)如MOSFET來替代二極管。在導(dǎo)通期間，MOSFET的內(nèi)部導(dǎo)通阻抗非常低，因此達(dá)到了減小傳導(dǎo)損耗的目的。然而，現(xiàn)有橋式同步整流技術(shù)在驅(qū)動(dòng)問題上還存在一些不足，如需外部輔助繞組控制、需多組隔離輔助電源等，這些較復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路很大程度上影響了橋式同步整流技術(shù)的應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述傳統(tǒng)整流橋損耗大和現(xiàn)有橋式同步整流驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜的不足，提出了一種自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，減小橋整流損耗，提高熱穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一.技術(shù)思路
[0007]本發(fā)明通過用低導(dǎo)通損耗的MOSFET替代二極管，以減小橋式整流損耗，提高熱穩(wěn)定性；本發(fā)明由于采用帶寄生二極管的MOSFET管替代單一的MOSFET管，從而運(yùn)算放大器的放大寄生二極管D2的導(dǎo)通電壓來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)MOSFET的電壓信號(hào)，因此無需外部輔助繞組控制、需多組隔離輔助電源等來驅(qū)動(dòng)M0SFET，進(jìn)而簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。
[0008]二.技術(shù)方案
[0009]本發(fā)明給出如下兩種技術(shù)方案:
[0010]技術(shù)方案I
[0011]一種自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，包括:由構(gòu)成橋式連接的四個(gè)開關(guān)管、電源U、濾波電容C和負(fù)載R ;其特征在于:四個(gè)開關(guān)管采用四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，每個(gè)自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路；該電源電路包括第一限流電阻R1、開關(guān)二極管D1、穩(wěn)壓管Zl和儲(chǔ)能電容Cl ;該驅(qū)動(dòng)電路包括第二限流電阻R2和運(yùn)算放大器Ql ;該執(zhí)行電路包括帶有寄生二極管D2的N溝道MOSFET管；
[0012]所述第一電阻Rl，其連接在開關(guān)二極管Dl的正極與N溝道MOSFET管的漏極D之間，儲(chǔ)能電容Cl并聯(lián)在穩(wěn)壓管Zl上，穩(wěn)壓管Zl的正極連接在N溝道MOSFET管的源極S，穩(wěn)壓管負(fù)極連接在開關(guān)二極管Dl的負(fù)極；
[0013]所述運(yùn)算放大器Q1，其反相輸入端通過第二限流電阻R2連接在N溝道MOSFET管的漏極D，其同相輸入端連接在N溝道MOSFET管的源極S，其電源端與穩(wěn)壓管Zl并聯(lián)；
[0014]所述含有寄生二極管D2的N溝道MOSFET管，其源極S與寄生二極D2管的正極連接，其漏極D與寄生二極管D2的負(fù)極連接，其柵極G連接于運(yùn)算放大器Ql的輸出端。
[0015]上述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，均通過各自的N溝道MOSFET管相連，即:
[0016]第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管Ml，其源極S與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M2的漏極D相連，其漏極D同時(shí)與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M3的漏極D相連；
[0017]第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M4，其漏極D與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M3的源極S相連，其源極S同時(shí)與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M2的源極S相連；
[0018]上述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的電源，其連接在第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管Ml的源極S與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M3的源極S之間。
[0019]上述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的濾波電容C和負(fù)載R，其并聯(lián)連接在第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M3的漏極D與第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M4的源極S之間，用于輸出直流電壓。
[0020]技術(shù)方案2
[0021]一種自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，包括:由構(gòu)成橋式連接的四個(gè)開關(guān)管、電源U、濾波電容C和負(fù)載R ;其特征在于:四個(gè)開關(guān)管采用四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，每個(gè)自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，該電源電路，包括限流電阻RA1、開關(guān)二極管DA1、穩(wěn)壓管Zl和儲(chǔ)能電容Cl ;該驅(qū)動(dòng)電路，中包括保護(hù)電阻RB2和運(yùn)算放大器Ql ;該執(zhí)行電路，包括帶有寄生二極管DB2的P溝道MOSFET管；
[0022]所述第一電阻Rl，其連接在開關(guān)二極管Dl的負(fù)極與P溝道MOSFET管的漏極D之間，儲(chǔ)能電容Cl關(guān)聯(lián)在穩(wěn)壓管Zl上，穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極連接在P溝道MOSFET管的源極S，穩(wěn)壓管的正極連接在開關(guān)二極管Dl的正極；
[0023]所述運(yùn)算放大器Q1，其反相輸入端通過R2連接在P溝道MOSFET管的漏極D，其同相輸入端連接在P溝道MOSFET的源極S，其電源端與穩(wěn)壓管并聯(lián)；
[0024]所述含有寄生二極管D2的P溝道MOSFET管，其漏極D與寄生二極D2管的正極連接，其源極S與寄生二極管D2的負(fù)極連接，其柵極G連接于運(yùn)算放大器Ql的輸出端。
[0025]上述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，均通過各自的P溝道MOSFET管相連，即:
[0026]第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管Ml，其漏極D與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管M2的源極S相連，其源極S同時(shí)與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M3的源極S相連；
[0027]第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管M4，其源極S與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管M3的漏極D相連，其漏極D同時(shí)與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管M2的漏極D相連；
[0028]上述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的電源，其連接在第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管Ml的漏極D與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管M3的漏極D之間。
[0029]上述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的濾波電容C和負(fù)載R，其并聯(lián)連接在第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管M3的源極S與第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管M4的漏極D之間，用于輸出直流電壓。
[0030]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0031]1、本發(fā)明由于采用低傳導(dǎo)損耗的MOSFET管來替代二極管，從而降低了傳導(dǎo)損耗，提高了整流效率；由于減小了傳導(dǎo)損耗，從而降低了器件的溫升，提高了電路工作的可靠性、穩(wěn)定性和使用壽命；由于降低了器件的溫升，從而減少了散熱器的使用，進(jìn)而減小了電路的整體體積。
[0032]2、本發(fā)明由于采用帶寄生二極管的MOSFET管替代單一的MOSFET管，從而可通過運(yùn)算放大器放大寄生二極管的導(dǎo)通電壓來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)MOSFET管的電壓信號(hào)，因此電路無需外部控制或輔助繞助，無需提供隔離的輔助電源等來驅(qū)動(dòng)MOSFET管，從而降低了驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖2是本發(fā)明中的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)采用N溝道MOSFET管的電路原理圖；
[0035]圖3是本發(fā)明中的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)采用P溝道MOSFET管的電路原理圖；
[0036]圖4是本發(fā)明使用圖2自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)構(gòu)成的整體電路原理圖；
[0037]圖5是本發(fā)明使用圖3自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)構(gòu)成的整體電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖及其實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0039]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，由構(gòu)成橋式的四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)、電源U、濾波電容C和負(fù)載R組成。其中電源u的一端連接在第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)I與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)2的連接點(diǎn)，另一端連接在第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)3與第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)4的連接點(diǎn)；濾波電容C與負(fù)載R并聯(lián)并連接，其一端連接在第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)I與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)3的連接點(diǎn)，另一端連接在第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)2與第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)4的連接點(diǎn)。
[0040]以下給出兩個(gè)具體實(shí)施例:
[0041]實(shí)施例1:
[0042]參照?qǐng)D2和圖4，每個(gè)自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括限流電阻RA、開關(guān)二極管DA、穩(wěn)壓管Z和儲(chǔ)能電容C ;驅(qū)動(dòng)電路包括保護(hù)電阻RB和運(yùn)算放大器Q ;執(zhí)行電路包括帶有寄生二極管DB的N溝道MOSFET管M ；
[0043]所述限流電阻RA，其連接在開關(guān)二極管DA的正極與N溝道MOSFET管M的漏極D之間，儲(chǔ)能電容C并聯(lián)在穩(wěn)壓管Z上，穩(wěn)壓管Z的正極連接在N溝道MOSFET管M的源極S，穩(wěn)壓管負(fù)極連接在開關(guān)二極管D的負(fù)極；
[0044]所述運(yùn)算放大器Q，其反相輸入端通過保護(hù)電阻RB連接在N溝道MOSFET管M的漏極D，其同相輸入端連接在N溝道MOSFET管M的源極S，其電源端與穩(wěn)壓管Z并聯(lián)；
[0045]所述含有寄生二極管DB的N溝道MOSFET管M，其源極S與寄生二極DB管的正極連接，其漏極D與寄生二極管DB的負(fù)極連接，其柵極G連接于運(yùn)算放大器Q的輸出端。
[0046]參照?qǐng)D4，本實(shí)施例的電路包括四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)、電源U、濾波電容C和負(fù)載R，其各部件的結(jié)構(gòu)關(guān)系及電路的工作原理如下:
[0047]所述第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)1，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括第一限流電阻RA1、第一開關(guān)二極管DA1、第一穩(wěn)壓管Zl和第一儲(chǔ)能電容Cl ;驅(qū)動(dòng)電路包括第一保護(hù)電阻RBl和第一運(yùn)算放大器Ql ;執(zhí)行電路包括帶第一 N溝道MOSFET管Ml和第一寄生二極管DBl。該第一 N溝道MOSFET管Ml，其源極S端同時(shí)與第一寄生二極管DBl的正極端、第一穩(wěn)壓管Zl的正極端、第一運(yùn)算放大器Ql的同相輸入端和第一運(yùn)算放大器Ql的電源負(fù)極端相連接，其漏極端D同時(shí)與第一寄生二極管DBl的負(fù)極端、第一限流電阻RAl的一端和第一保護(hù)電阻RBl的一端相連接，其柵極G與第一運(yùn)算放大器Ql的輸出端相連接；該第一開關(guān)二極管DA1，其正極端與限第一流電阻RAl的另一端相連接，其負(fù)極端同時(shí)與第一穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極端和第一運(yùn)算放大器Ql的電源正極端相連接；該第一儲(chǔ)存電容Cl與第一穩(wěn)壓管Zl并聯(lián)；該第一運(yùn)算放大器Ql的反相輸入端與第一保護(hù)電阻RBl的另一端相連接。
[0048]所述第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)2，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括第二限流電阻RA2、第二開關(guān)二極管DA2、第二穩(wěn)壓管Z2和第二儲(chǔ)能電容C2 ;驅(qū)動(dòng)電路包括第二保護(hù)電阻RB2和第二運(yùn)算放大器Q2 ;執(zhí)行電路包括第二 N溝道MOSFET管M2和第二寄生二極管DB2。該第二 N溝道MOSFET管M2，其源極S端同時(shí)與第二寄生二極管DB2的正極端、第二穩(wěn)壓管Z2的正極端、第二運(yùn)算放大器Q2的同相輸入端和第二運(yùn)算放大器Q2的電源負(fù)極端相連接，其漏極端D同時(shí)與第二寄生二極管DB2的負(fù)極端、第二限流電阻RA2的一端和第二保護(hù)電阻RB2的一端相連接，其柵極G與第二運(yùn)算放大器Q2的輸出端相連接；該第二開關(guān)二極管DA2，其正極端與第二限流電阻RA2的另一端相連接，其負(fù)極端同時(shí)與第二穩(wěn)壓管Z2的負(fù)極端和第二運(yùn)算放大器Q2的電源正極端相連接；該第二儲(chǔ)存電容C2與第二穩(wěn)壓管Z2并聯(lián)；該第二運(yùn)算放大器Q2的反相輸入端與第二保護(hù)電阻RB2的另一端相連接。
[0049]所述第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)3，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括第三限流電阻RA3、第三開關(guān)二極管DA3、第三穩(wěn)壓管Z3和第三儲(chǔ)能電容C3 ;驅(qū)動(dòng)電路包括第三保護(hù)電阻RB3和第三運(yùn)算放大器Q3 ;執(zhí)行電路包括第三N溝道MOSFET管M3和第三寄生二極管DB3 ;該第三N溝道MOSFET管M3，其源極S端同時(shí)與第三寄生二極管DB3的正極端、第三穩(wěn)壓管Zl的正極端、第三運(yùn)算放大器Q3的同相輸入端和第三運(yùn)算放大器Q3的電源負(fù)極端相連接，其漏極端D同時(shí)與第三寄生二極管DB3的負(fù)極端、第三限流電阻RA3的一端和第三保護(hù)電阻RB3的一端相連接，柵極G與運(yùn)算放大器Q3的輸出端相連接；該第三開關(guān)二極管DA3，其正極端與第三限流電阻RA3的另一端相連接，負(fù)極端同時(shí)與第三穩(wěn)壓管Z3的負(fù)極端和第三運(yùn)算放大器Q3的電源正極端相連接；該第三儲(chǔ)存電容C3與第三穩(wěn)壓管Z3并聯(lián)；該第三運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端與第三保護(hù)電阻RB3的另一端相連接。
[0050]所述第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)4，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括第四限流電阻RA4、第四開關(guān)二極管DA4、第四穩(wěn)壓管Z4和第四儲(chǔ)能電容C4 ;驅(qū)動(dòng)電路包括第四保護(hù)電阻RB4和第四運(yùn)算放大器Q4 ;執(zhí)行電路包括第四N溝道MOSFET管M4和第四寄生二極管DB4 ;該第四N溝道MOSFET管M4，其源極S端同時(shí)與第四寄生二極管DB4的正極端、第四穩(wěn)壓管Z4的正極端、第四運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端和第四運(yùn)算放大器Q4的電源負(fù)極端相連接，漏極端D同時(shí)與第四寄生二極管DB4的負(fù)極端、第四限流電阻RA4的一端和第四保護(hù)電阻RB4的一端相連接，柵極G與第四運(yùn)算放大器Q4的輸出端相連接；該第四開關(guān)二極管DA4，其正極端與第四限流電阻RA4的另一端相連接，負(fù)極端同時(shí)與第四穩(wěn)壓管Z4的負(fù)極端和第四運(yùn)算放大器Q4的電源正極端相連接；該第四儲(chǔ)存電容C4與穩(wěn)壓管Z4并聯(lián)；該第四運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端與第四保護(hù)電阻RB4的另一端相連接。
[0051]所述電源為輸出為交流電壓源或者電流源，其參考正負(fù)極如圖4所示；
[0052]整流電路各部件間的連接關(guān)系如下:
[0053]所述第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)I中第一 N溝道MOSFET管Ml的漏極D同時(shí)與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)3中第三N溝道MOSFET管M3的漏極D和負(fù)載R的一端相連接；所述第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)4中第四N溝道MOSFET管M4的源極S同時(shí)與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)2中第二 N溝道MOSFET管M2的源極S和負(fù)載R的另一端相連接；所述濾波電容C與負(fù)載并聯(lián)；所述電源U，其參考正極端同時(shí)與第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)I中第一 N溝道MOSFET管Ml的源極S和第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)2中第二 N溝道MOSFET管M2的漏極D相連接，參考負(fù)極端同時(shí)與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)3中第三N溝道MOSFET管M3的源極S和第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)4中第四N溝道MOSFET管M4的漏極D相連接。
[0054]整流電路的工作過程包括驅(qū)動(dòng)電路不正常工作階段和驅(qū)動(dòng)電路正常工作階段，其中:
[0055]在驅(qū)動(dòng)電路不正常工作階段，第一儲(chǔ)能電容Cl、第二儲(chǔ)能電容C2、第三儲(chǔ)能電容C3和第四儲(chǔ)能電容C4不儲(chǔ)存電能，此時(shí)整流電路功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠N溝道MOSFET管帶有的寄生二極管來完成，這時(shí)自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路相當(dāng)于傳統(tǒng)的二極管整流電路。電路開始工作后，后級(jí)整流出來的直流電壓，通過第一限流電阻RA1、第二限流電阻RA2、第三限流電阻RA3、第四限流電阻RA4和第一開關(guān)二極管DA1、第二開關(guān)二極管DA2、第三開關(guān)二極管DA3、第四開關(guān)二極管DA4對(duì)各自的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行充電，第一穩(wěn)壓管Z1、第二穩(wěn)壓管Z2、第三穩(wěn)壓管Z3和第四穩(wěn)壓管TA將電壓穩(wěn)至額定的幅值，并使電能存在第一儲(chǔ)能電容Cl、第二儲(chǔ)能電容C2、第三儲(chǔ)能電容C3和第四儲(chǔ)能電容C4中；當(dāng)儲(chǔ)能電容有足夠電能供運(yùn)算放大器工作后，驅(qū)動(dòng)電路正常工作；
[0056]在驅(qū)動(dòng)電路正常工作階段，當(dāng)電源為正半周時(shí)，第一 N溝道MOSFET管Ml和第四N溝道MOSFET管M4的寄生二極管導(dǎo)通的導(dǎo)通電壓分別被第一運(yùn)算放大器Ql和第四運(yùn)算放大器Q4放大，以使第一 N溝道MOSFET管Ml和第四N溝道MOSFET管M4導(dǎo)通，由于N溝道MOSFET管得導(dǎo)通電壓低于寄生二極管的導(dǎo)通電壓，從而使寄生二極管截止，導(dǎo)通損耗減小，此時(shí)，經(jīng)過濾波電容濾波出來的直流電壓通過第二開關(guān)二極管DA2和第三開關(guān)二極管DA3對(duì)第二儲(chǔ)能電容C2和第三儲(chǔ)能電容C3充電，由于第一開關(guān)二極管DAl和第四開關(guān)二極管DA4截止，則第一儲(chǔ)能電容Cl和第四儲(chǔ)能電容C4不被充電；當(dāng)電源為負(fù)半周時(shí)，第二N溝道MOSFET管M2和第三N溝道MOSFET管M3的寄生二極管導(dǎo)通的導(dǎo)通電壓被第二運(yùn)算放大器和第三運(yùn)算放大器放大來使第二 N溝道MOSFET管M2和第三N溝道MOSFET管M3導(dǎo)通，由于N溝道MOSFET管的導(dǎo)通電壓低于寄生二極管的導(dǎo)通電壓，從而使寄生二極管截止，導(dǎo)通損耗減小，此時(shí)，后級(jí)整流出來的直流電壓通過第一開關(guān)二極管DA1、第四開關(guān)二極管DA4對(duì)第一儲(chǔ)能電容Cl、第四儲(chǔ)能電容C4充電，由于第二開關(guān)二極管DA2和第三開關(guān)二極管DA3不工作，則第二儲(chǔ)能電容C2和第三儲(chǔ)能電容C3不被充電；
[0057]由上述過程可得:整流電路的功能實(shí)現(xiàn)主要依靠第二 N溝道MOSFET管M2、第三N溝道MOSFET管M3導(dǎo)通和第一 N溝道MOSFET管Ml、第四N溝道MOSFET管M4的交替導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)，在整流過程中，電流始終由第三N溝道MOSFET管M3的漏極D端經(jīng)濾波電容C的濾波和負(fù)載R流向第四N溝道MOSFET管M4的源極S端，完成交流轉(zhuǎn)直流的功能。
[0058]實(shí)施例2:
[0059]參照?qǐng)D3和圖5，本發(fā)明的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中
[0060]電源電路包括限流電阻RA、開關(guān)二極管DA、穩(wěn)壓管Z和儲(chǔ)能電容C ;驅(qū)動(dòng)電路中包括保護(hù)電阻RB和運(yùn)算放大器Q ;執(zhí)行電路中包括帶有寄生二極管DB的P溝道MOSFET管；
[0061]所述第一電阻RA，其連接在開關(guān)二極管DA的負(fù)極與P溝道MOSFET管的漏極D之間，儲(chǔ)能電容C關(guān)聯(lián)在穩(wěn)壓管Z上，穩(wěn)壓管Z的負(fù)極連接在P溝道MOSFET管的源極S，穩(wěn)壓管的正極連接在開關(guān)二極管DA的正極；
[0062]所述運(yùn)算放大器Q，其反相輸入端通過RB連接在P溝道MOSFET管的漏極D，其同相輸入端連接在P溝道MOSFET的源極S，其電源端與穩(wěn)壓管并聯(lián)；
[0063]所述含有寄生二極管DB的P溝道MOSFET管，其漏極D與寄生二極DB管的正極連接，其源極S與寄生二極管DB的負(fù)極連接，其柵極G連接于運(yùn)算放大器Q的輸出端。
[0064]參照?qǐng)D5，本實(shí)施例的電路包括有構(gòu)成橋式的四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)、電源U、濾波電容C和負(fù)載R，其各部件的結(jié)構(gòu)關(guān)系及電路的工作原理如下:
[0065]所述第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)1，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括第一限流電阻RA1、第一開關(guān)二極管DA1、第一穩(wěn)壓管Zl和第一儲(chǔ)能電容Cl ;驅(qū)動(dòng)電路包括第一保護(hù)電阻RBl和第一運(yùn)算放大器Ql ;執(zhí)行電路包括帶第一 P溝道MOSFET管Ml和第一寄生二極管DBl。該第一 P溝道MOSFET管Ml，其源極S端同時(shí)與第一寄生二極管DBl的負(fù)極端、第一穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極端、第一運(yùn)算放大器Ql的同相輸入端和第一運(yùn)算放大器Ql的電源正極端相連接，其漏極端D同時(shí)與第一寄生二極管DBl的正極端、第一限流電阻RAl的一端和第一保護(hù)電阻RBl的一端相連接，其柵極G與第一運(yùn)算放大器Ql的輸出端相連接；該第一開關(guān)二極管DA1，其正極端與第一穩(wěn)壓管Zl的正極端和第一運(yùn)算放大器Ql的電源負(fù)極端相連接限，其負(fù)極端同時(shí)與第一流電阻RAl的另一端相連接；該第一儲(chǔ)存電容Cl與第一穩(wěn)壓管Zl并聯(lián)；該第一運(yùn)算放大器Ql的反相輸入端與第一保護(hù)電阻RBl的另一端相連接。
[0066]所述第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)2，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括第二限流電阻RA2、第二開關(guān)二極管DA2、第二穩(wěn)壓管Z2和第二儲(chǔ)能電容C2 ;驅(qū)動(dòng)電路包括第二保護(hù)電阻RB2和第二運(yùn)算放大器Q2 ;執(zhí)行電路包括帶第二 P溝道MOSFET管M2和第二寄生二極管DB2。該第二 P溝道MOSFET管M2，其源極S端同時(shí)與第二寄生二極管DB2的負(fù)極端、第二穩(wěn)壓管Z2的負(fù)極端、第二運(yùn)算放大器Q2的同相輸入端和第二運(yùn)算放大器Q2的電源正極端相連接，其漏極端D同時(shí)與第二寄生二極管DB2的正極端、第二限流電阻RA2的一端和第二保護(hù)電阻RB2的一端相連接，其柵極G與第二運(yùn)算放大器Q2的輸出端相連接；該第二開關(guān)二極管DA2，其正極端與第二穩(wěn)壓管Z2的正極端和第二運(yùn)算放大器Q2的電源負(fù)極端相連接限，其負(fù)極端同時(shí)與第二流電阻RA2的另一端相連接；該第二儲(chǔ)存電容C2與第二穩(wěn)壓管Z2并聯(lián)；該第二運(yùn)算放大器Q2的反相輸入端與第二保護(hù)電阻RB2的另二端相連接。
[0067]所述第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)3，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括第三限流電阻RA3、第三開關(guān)二極管DA3、第三穩(wěn)壓管Z3和第三儲(chǔ)能電容C3 ;驅(qū)動(dòng)電路包括第三保護(hù)電阻RB3和第三運(yùn)算放大器Q3 ;執(zhí)行電路包括帶第三P溝道MOSFET管M3和第三寄生二極管DB3。該第三P溝道MOSFET管M3，其源極S端同時(shí)與第三寄生二極管DB3的負(fù)極端、第三穩(wěn)壓管Z3的負(fù)極端、第三運(yùn)算放大器Q3的同相輸入端和第三運(yùn)算放大器Q3的電源正極端相連接，其漏極端D同時(shí)與第三寄生二極管DB3的正極端、第三限流電阻RA3的一端和第三保護(hù)電阻RB3的一端相連接，其柵極G與第三運(yùn)算放大器Q3的輸出端相連接；該第三開關(guān)二極管DA3，其正極端與第三穩(wěn)壓管Z3的正極端和第三運(yùn)算放大器Q3的電源負(fù)極端相連接限，其負(fù)極端同時(shí)與第三流電阻RA3的另一端相連接；該第三儲(chǔ)存電容C3與第一穩(wěn)壓管Z3并聯(lián)；該第三運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端與第三保護(hù)電阻RB3的另一端相連接。
[0068]所述第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)4，包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行電路，其中電源電路包括第四限流電阻RA4、第四開關(guān)二極管DA4、第四穩(wěn)壓管Z4和第四儲(chǔ)能電容C4 ;驅(qū)動(dòng)電路包括第四保護(hù)電阻RB4和第四運(yùn)算放大器Q4 ;執(zhí)行電路包括第四P溝道MOSFET管M4和第四寄生二極管DB4。該第四P溝道MOSFET管M4，其源極S端同時(shí)與第四寄生二極管DB4的負(fù)極端、第四穩(wěn)壓管Z4的負(fù)極端、第四運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端和第四運(yùn)算放大器Q4的電源正極端相連接，其漏極端D同時(shí)與第四寄生二極管DB4的正極端、第四限流電阻RA4的一端和第四保護(hù)電阻RB4的一端相連接，其柵極G與第四運(yùn)算放大器Q4的輸出端相連接；該第四開關(guān)二極管DA4，其正極端與第四穩(wěn)壓管Z4的正極端和第四運(yùn)算放大器Q4的電源負(fù)極端相連接限，其負(fù)極端同時(shí)與第四流電阻RA4的另一端相連接；該第四儲(chǔ)存電容C4與第四穩(wěn)壓管Z4并聯(lián)；該第四運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端與第四保護(hù)電阻RB4的另一端相連接。
[0069]所述電源為輸出為交流電壓源或者電流源，其參考正負(fù)極如圖4所示；
[0070]整流電路各部件間的連接關(guān)系如下:
[0071]所述第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)I中第一 P溝道MOSFET管Ml的漏極D同時(shí)與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)3中第三P溝道MOSFET管M3的漏極D和負(fù)載R的一端相連接；所述第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)4中第四P溝道MOSFET管M4的源極S同時(shí)與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)2中第二 P溝道MOSFET管M2的源極S和負(fù)載R的另一端相連接；所述濾波電容C與負(fù)載并聯(lián)；所述電源U，其參考正極端同時(shí)與第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)I中第一 P溝道MOSFET管Ml的源極S和第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)2中第二 P溝道MOSFET管M2的漏極D相連接，參考負(fù)極端同時(shí)與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)3中第三P溝道MOSFET管M3的源極S和第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)4中第四P溝道MOSFET管M4的漏極D相連接。[0072]整流電路的工作過程包括驅(qū)動(dòng)電路不正常工作和驅(qū)動(dòng)電路正常工作兩個(gè)階段，其中:
[0073]在驅(qū)動(dòng)電路不正常工作階段，由于初始電路中第一儲(chǔ)能電容Cl、第二儲(chǔ)能電容C2、第三儲(chǔ)能電容C3、第四儲(chǔ)能電容C4并沒有儲(chǔ)存電能，驅(qū)動(dòng)電路不能正常工作，在整流起始階段，其功能實(shí)現(xiàn)主要依靠P溝道MOSFET管內(nèi)部自帶的寄生二極管來完成，這時(shí)，自驅(qū)動(dòng)全橋同步整流電路相當(dāng)于傳統(tǒng)的二極管整流電路；電路開始工作后，后級(jí)整流出來的直流電壓，通過第一開關(guān)二極管D1、第二開關(guān)二極管D2、第三開關(guān)二極管D3、第四開關(guān)二極管D4對(duì)各自的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行充電，第一穩(wěn)壓管Zl、第二穩(wěn)壓管Z2、第三穩(wěn)壓管Z3、第四穩(wěn)壓管TA將電壓穩(wěn)至一定的幅值并將電能儲(chǔ)存于第一儲(chǔ)能電容Cl、第二儲(chǔ)能電容C2、第三儲(chǔ)能電容C3和第四儲(chǔ)能電容C4 ;當(dāng)儲(chǔ)能電容有足夠電能供運(yùn)算放大器工作后，驅(qū)動(dòng)電路正常工作；
[0074]在驅(qū)動(dòng)電路正常工作階段，當(dāng)電源為正半周時(shí)，第二 P溝道MOSFET管M2和第三P溝道MOSFET管M3的寄生二極管的導(dǎo)通電壓被運(yùn)算放大器放大來驅(qū)動(dòng)第二 P溝道MOSFET管M2和第三P溝道MOSFET管M3導(dǎo)通，由于P溝道MOSFET管得導(dǎo)通電壓低于寄生二極管的導(dǎo)通電壓，從而使寄生二極管截止，導(dǎo)通損耗減小，此時(shí)，后級(jí)整流出來的直流電壓通過第一開關(guān)二極管DAl和第四開關(guān)二極管DA4對(duì)第一儲(chǔ)能電容Cl和第四儲(chǔ)能C4充電，由于第二開關(guān)二極管DA2和第三開關(guān)二極管DA3不工作，則第二儲(chǔ)能電容C2和第三儲(chǔ)能電容C3不被充電；當(dāng)電源為負(fù)半周時(shí)，第一 P溝道MOSFET管Ml和第四P溝道MOSFET管M4的寄生二極管的導(dǎo)通電壓被第一運(yùn)算放大器Ql和第一運(yùn)算放大器Q4來驅(qū)動(dòng)第一 P溝道MOSFET管Ml和第四P溝道MOSFET管M4導(dǎo)通，由于P溝道MOSFET管得導(dǎo)通電壓低于寄生二極管的導(dǎo)通電壓，從而使寄生二極管截止，導(dǎo)通損耗減小，此時(shí)，后級(jí)整流出來的直流電壓通過第二開關(guān)二極管DA2、第三開關(guān)二極管DA3對(duì)第二儲(chǔ)能C2和第三儲(chǔ)能C3充電，由于第一開關(guān)二極管DAl和第四開關(guān)二極管DA4截止，則第一儲(chǔ)能電容Cl和第四儲(chǔ)能電容C4不被充電。
[0075]由上述過程可得:整流電路的功能實(shí)現(xiàn)主要依靠第二 P溝道MOSFET管M2、第三P溝道MOSFET管M3導(dǎo)通和第一 P溝道MOSFET管Ml、第四P溝道MOSFET管M4的交替導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)，在整流過程中，電流始終由第四P溝道MOSFET管M4的源極S端經(jīng)濾波電容C的濾波和負(fù)載R流向第三P溝道MOSFET管M3的漏極D端，完成交流轉(zhuǎn)直流的功能。
[0076]上述兩個(gè)實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的參考說明，并不構(gòu)成對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，包括:由構(gòu)成橋式連接的四個(gè)開關(guān)管(1-4)、電源U(5)、濾波電容C和負(fù)載R ;其特征在于:四個(gè)開關(guān)管采用四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，每個(gè)自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，包括電源電路(6)、驅(qū)動(dòng)電路(7)和執(zhí)行電路(8);該電源電路(6)，包括限流電阻RA1、開關(guān)二極管DA1、穩(wěn)壓管Zl和儲(chǔ)能電容Cl ;該驅(qū)動(dòng)電路(7)，包括保護(hù)電阻RBl和運(yùn)算放大器Ql ;該執(zhí)行電路(8)，包括帶有寄生二極管DB2的N溝道MOSFET管； 所述限流電阻RA，其連接在開關(guān)二極管DA的正極與N溝道MOSFET管M的漏極D之間，儲(chǔ)能電容C并聯(lián)在穩(wěn)壓管Z上，穩(wěn)壓管Z的正極連接在N溝道MOSFET管M的源極S，穩(wěn)壓管負(fù)極連接在開關(guān)二極管D的負(fù)極； 所述運(yùn)算放大器Q，其反相輸入端通過保護(hù)電阻RB連接在N溝道MOSFET管M的漏極D，其同相輸入端連接在N溝道MOSFET管M的源極S，其電源端與穩(wěn)壓管Z并聯(lián)； 所述含有寄生二極管DB的N溝道MOSFET管M，其源極S與寄生二極DB管的正極連接，其漏極D與寄生二極管DB的負(fù)極連接，其柵極G連接于運(yùn)算放大器Q的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:構(gòu)成橋式的四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(1-4)，均通過各自的N溝道MOSFET管相連，即: 第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(I)中N溝道MOSFET管Ml，其源極S與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(2 )中N溝道MOSFET管M2的漏極D相連，其漏極D同時(shí)與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(3)中N溝道MOSFET管M3的漏極D相連； 第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(4)中N溝道MOSFET管M4，其漏極D與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中N溝道MOSFET管M3的源極S相連，其源極S同時(shí)與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(2)中N溝道MOSFET管M2的源極S相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的電源(5)，其連接在第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(I)中N溝道MOSFET管Ml的源極S與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(3 )中N溝道MOSFET管M3的源極S之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的濾波電容C和負(fù)載R，其并聯(lián)連接在第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(3)中N溝道MOSFET管M3的漏極D與第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(4)中N溝道MOSFET管M4的源極S之間，用于輸出直流電壓。
5.一種自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，包括:由構(gòu)成橋式連接的四個(gè)開關(guān)管(1-4)、電源(5)、濾波電容C和負(fù)載R ;其特征在于:四個(gè)開關(guān)管采用四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，每個(gè)自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)，包括電源電路(6)、驅(qū)動(dòng)電路(7)和執(zhí)行電路(8)，該電源電路(6)，包括限流電阻RA1、開關(guān)二極管DA1、穩(wěn)壓管Zl和儲(chǔ)能電容Cl ;該驅(qū)動(dòng)電路(7)，中包括保護(hù)電阻RB2和運(yùn)算放大器Ql ;該執(zhí)行電路(8)，包括帶有寄生二極管DB2的P溝道MOSFET管； 所述第一電阻RA，其連接 在開關(guān)二極管DA的負(fù)極與P溝道MOSFET管的漏極D之間，儲(chǔ)能電容C關(guān)聯(lián)在穩(wěn)壓管Z上，穩(wěn)壓管Z的負(fù)極連接在P溝道MOSFET管的源極S，穩(wěn)壓管的正極連接在開關(guān)二極管DA的正極； 所述運(yùn)算放大器Q，其反相輸入端通過RB連接在P溝道MOSFET管的漏極D，其同相輸入端連接在P溝道MOSFET的源極S，其電源端與穩(wěn)壓管并聯(lián)； 所述含有寄生二極管DB的P溝道MOSFET管，其漏極D與寄生二極DB管的正極連接，其源極S與寄生二極管DB的負(fù)極連接，其柵極G連接于運(yùn)算放大器Q的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的四個(gè)完全相同的自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(1-4)，均通過各自的P溝道MOSFET管相連，即: 第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(I)中P溝道MOSFET管Ml，其源極S與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(2 )中P溝道MOSFET管M2的漏極D相連，其漏極D與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(3)中N溝道MOSFET管M3的漏極D相連； 第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(4)中P溝道MOSFET管M4，其漏極D與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)中P溝道MOSFET管M3的源極S相連，其源極S同時(shí)與第二自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(2)中P溝道MOSFET管M2的源極S相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的電源(5)，其連接在第一自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(I)中P溝道MOSFET管Ml的源極S與第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(3 )中P溝道MOSFET管M3的源極S之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述自驅(qū)動(dòng)的全橋同步整流電路，其特征在于:所述的濾波電容C和負(fù)載R，其并聯(lián)連接在第三自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(3)中P溝道MOSFET管M3的漏極D與第四自驅(qū)動(dòng)有源開關(guān)(4)中P溝道MOSFET管M4的源極S之間，用于輸出直流電壓。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK103475241SQ201310478761
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月13日
【發(fā)明者】李小平, 劉彥明, 謝楷, 史軍剛, 陳曉東, 平鵬飛 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)