[发明专利]与输出电容直接并联的MOSFET同步整流电路及同步整流方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及同步整流电路，更具体地说，本发明涉及一种用于可与输出滤波电容直接并联的低成本同步整流电路，即与输出电容直接并联的MOSFET同步整流电路及方法。

背景技术

在低压大电流交直流应用中，首先需要一个桥式整流器将输入的交流转变为直流；在交流转变为直流的过程中，桥式整流器的损失是降低整个系统效率主要因数；如通常桥式整流器的输入电压为6V，而桥式整流器两端的电压降是大约1.5V，即通过桥式整流器后的电位损失可以达到25％。为了减少损失，研究中发现，通过使用肖特基二极管，可以将损失降低50％左右，而使用如图1所示的具有MOSFET的同步整流桥，则可以将损失进一步降低（降低到几乎为零的程度），从而使得系统的效率大大提高。 

如图1所示的MOSFET同步整流桥由两个P沟道MOSFET和两个N沟道MOSFET构成，以上所述的四个MOSFET（两个P沟道MOSFET和两个N沟道MOSFET）由MOSFET同步整流桥的交流输入驱动。这类的MOSFET同步整流桥电路结构十分简单，且成本低廉，并能在比较宽的输入电压范围内使用。

但是此类MOSFET同步整流桥的输出不能与输出滤波电容直接并联。具体的说，在此类MOSFET同步整流桥中，MOSFET的作用是同步整流桥的交流输入控制的双向开关阀，而不是用于电流流动的单向开关阀；因此，输出滤波电容会向同步整流桥反向输入电流而回馈到交流输入或被MOSFET短路；由于以上所述的缺陷，导致了此类电路电源应用的输出必须是电感或电阻；并且限制了此类电路在许多场合的应用。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种与输出电容直接并联的MOSFET同步整流电路及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种与输出电容直接并联的MOSFET同步整流电路，包括包括MOSFET构成的整流电路；所述MOSFET构成的整流电路中包括两个用于电流流动的单向开关阀和两个双向开关阀。

作为对本发明的与输出电容直接并联的MOSFET同步整流电路的改进：所述单向开关阀通过MOSFET和驱动电路A构成；所述驱动电路A包括依次信号连接的MOSFET检测网络、电平比较器和驱动器；所述MOSFET检测网络内包括有电流源、电阻和稳压管；MOSFET检测网络的输入端与MOSFET构成的整流电路的电压输入端相连接，所述电阻的一端与MOSFET检测网络的输入端相连接，所述电阻的另外一端与MOSFET检测网络的输出端相连接，所述电流源和稳压管分别在MOSFET检测网络的输出端与电阻相连接；所述电压比较器包括参考电压和比较器；所述参考电压与比较器的正极输入端相连接；所述MOSFET检测网络的输出端与比较器的负极输入端相连接；所述比较器的输出端与驱动器的输入端相连接；所述驱动器的输出端与MOSFET的栅极相连接；所述的电流源通过在参考电压上外接外接电阻产生。

一种与输出电容直接并联的MOSFET同步整流电路的方法：MOSFET构成的整流电路的电压输入端向MOSFET检测网络输入输入电压Vin；所述MOSFET检测网络输出输出电压V_O；所述输出电压V_O输入到电压比较器；电压比较器通过输出电压V_O和参考电压Vref进行比较后输出电平信号；所述驱动器根据电压比较器输出的电平信号控制MOSFET的开通和关断。

作为对本发明的与输出电容直接并联的MOSFET同步整流电路的方法的改进：当输入电压Vin大于稳压管电压V_CLAMP时，MOSFET检测网络的输出电压V_O是V_CLAMP；当输入电压Vin小于稳压管电压V_CLAMP时，MOSFET检测网络的输出电压V_O=I_SS×R_DET+V_DS；所述V_DS为MOSFET工作于同步整流状态时，MOSFET所流过的电流I_DS 在MOSFET的导通电阻R_DSON上的电压降；所述电流I_DS为负值，所述电压降V_DS<0。

作为对本发明的与输出电容直接并联的MOSFET同步整流电路的方法的改进：所述输出电压V_O大于参考电压Vref，比较器输出低电平；所述参考电压Vref大于输出电压V_O，比较器输出高电平。