[发明专利]自驱动的全桥同步整流电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，特别涉及一种整流电路，可用于单相到多相的大电流、小体积、高效率的AC-DC功率变换。

背景技术

传统的整流桥主要由普通二极管组成，二极管是无源元件，它具有成本低、电路简单的优点，并且在较高电压的整流电路中仍有很高的整流效率，因此被人们广泛地使用。它的不足之处在于，二极管工作时会出现相对较高的导通压降，在大电流的整流电路中会产生较大的损耗，这对于需要高效率要求的电路是不能接受的。而且，较大的整流损耗会加剧器件的温升，影响电路运行的可靠性、稳定性和工作寿命。为此需要加装大体积的散热器，不仅导致电路整体体积增加，也增加了额外的成本。

随着电力电子技术的发展，为解决传统整流桥损耗过大问题的桥式同步整流技术应运而生。其基本原理是采用低传导损耗的有源开关如MOSFET来替代二极管。在导通期间，MOSFET的内部导通阻抗非常低，因此达到了减小传导损耗的目的。然而，现有桥式同步整流技术在驱动问题上还存在一些不足，如需外部辅助绕组控制、需多组隔离辅助电源等，这些较复杂的驱动电路很大程度上影响了桥式同步整流技术的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述传统整流桥损耗大和现有桥式同步整流驱动电路复杂的不足，提出了一种自驱动的全桥同步整流电路，以简化电路结构，减小桥整流损耗，提高热稳定性。

本发明是这样实现的：

一.技术思路

本发明通过用低导通损耗的MOSFET替代二极管，以减小桥式整流损耗，提高热稳定性；本发明由于采用带寄生二极管的MOSFET管替代单一的MOSFET管，从而运算放大器的放大寄生二极管D2的导通电压来产生驱动MOSFET的电压信号，因此无需外部辅助绕组控制、需多组隔离辅助电源等来驱动MOSFET，进而简化电路结构。

二.技术方案

本发明给出如下两种技术方案：

技术方案1

一种自驱动的全桥同步整流电路，包括：由构成桥式连接的四个开关管、电源U、滤波电容C和负载R；其特征在于：四个开关管采用四个完全相同的自驱动有源开关，每个自驱动有源开关，包括电源电路、驱动电路和执行电路；该电源电路包括第一限流电阻R1、开关二极管D1、稳压管Z1和储能电容C1；该驱动电路包括第二限流电阻R2和运算放大器Q1；该执行电路包括带有寄生二极管D2的N沟道MOSFET管；

所述第一电阻R1，其连接在开关二极管D1的正极与N沟道MOSFET管的漏极D之间，储能电容C1并联在稳压管Z1上，稳压管Z1的正极连接在N沟道MOSFET管的源极S，稳压管负极连接在开关二极管D1的负极；

所述运算放大器Q1，其反相输入端通过第二限流电阻R2连接在N沟道MOSFET管的漏极D，其同相输入端连接在N沟道MOSFET管的源极S，其电源端与稳压管Z1并联；

所述含有寄生二极管D2的N沟道MOSFET管，其源极S与寄生二极D2管的正极连接，其漏极D与寄生二极管D2的负极连接，其栅极G连接于运算放大器Q1的输出端。

上述自驱动的全桥同步整流电路，其特征在于：所述的四个完全相同的自驱动有源开关，均通过各自的N沟道MOSFET管相连，即：

第一自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M1，其源极S与第二自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M2的漏极D相连，其漏极D同时与第三自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M3的漏极D相连；

第四自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M4，其漏极D与第三自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M3的源极S相连，其源极S同时与第二自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M2的源极S相连；

上述自驱动的全桥同步整流电路，其特征在于：所述的电源，其连接在第一自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M1的源极S与第三自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M3的源极S之间。

上述自驱动的全桥同步整流电路，其特征在于：所述的滤波电容C和负载R，其并联连接在第三自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M3的漏极D与第四自驱动有源开关中N沟道MOSFET管M4的源极S之间，用于输出直流电压。

技术方案2