[实用新型]基于功率场效应管的模拟二极管

说明书

本实用新型提供了一种基于功率场效应管的模拟二极管，该电路由功率场效应管、电压比较驱动电路和电源电路三部分构成，功率场效应管处于反向导通模式；电压比较驱动电路由高速轨到轨输入输出的电压比较芯片或运算放大器构成滞回电压比较电路，直接驱动功率场效应管；电压比较驱动电路的工作电压取自整流管的反向电压，设置有限流电阻、整流二极管、储能电容、稳压二极管。本实用新型的其有益之处是在低电压大电流的工作环境中，相对于普通二极管整流电路，能够将整流效率提高8％‑12％。

技术领域

本实用新型基于功率场效应管的模拟二极管涉及的内容属于电子技术领域，用于工频交流电源的交直流变换。

背景技术

整流电路的作用是将交流电压转换成直流电压，普遍采用二个二极管构成的全波整流电路和四个二极管组成的桥式整流电路。但在低电压大电流整流过程中，整流二极管的电压降不能被忽视，管压降一般能达到1.0V～2.0V，整流二极管所产生的功率损耗占有较大的比例，通常达到总功率的10％-20％。因此，低电压环境下二极管桥式整流电路存在工作效率低的缺点，对于电能的有效利用是一大损害。

为了降低整流电路的功率损耗，目前采用功率场效应管替代二极管承担整流工作。低耐压功率场效应管的导通内阻很小，通常在10mΩ上下，即便是流过10A电流，所产生的电压降也远低于普通二极管的电压降，因而极大降低了整流器件自身的功率损耗。但二极管是简单的单向导通器件，无需外部控制；而场效应管是受控器件，必须根据通、断的需要进行同步控制。为了使得场效应管达到单向导通的目标，业界推出了基于功率场效应管的同步整流电路，以功率场效应管内部的保护二极管为参考，当场效应管上施加正方向的电压时，由另外一路同步控制电压开通场效应管，当场效应管上施加反方向的电压时，同步控制电压使场效应管关闭。目前同步整流电路基本用于高频开关电路中，采用双绕组的全波同步整流结构，如附图4所示。在低频正弦交流环境中因输入电压幅值连续变化，没有固定的开与关的转换时刻，不容易获取同步信号，基本没有采用同步整流方式，普遍采用经典的二极管整流电路。

功率场效应管替代二极管承担整流工作的基本要求是单向导电，即以功率场效应管内部的保护二极管为参考，两端施加正方向的电压时导通，两端施加反方向电压时关闭。在低速环境下，只要检测场效应管源漏两极之间的电压差，快速反馈至场效应管的栅极，完成通与断的调整即可，并不需要外部的同步信号参与控制。电子技术完全可以实现这种控制目标。之前申请过基于功率场效应管的高效率全桥整流电路专利，构成全桥整流的正体模块，本实用新型设计了一款基于功率场效应管的模拟二极管模块，构成单一模块二极管的独立模块，可在低频正弦交流电环境中实现高效率全波整流。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种针对于低频正弦交流电整流的低导通电压的模块二极管电路，从技术层面上看，具有以下特征：

基于功率场效应管的模拟二极管电路由功率场效应管、电压比较驱动电路和电源电路三部分构成，功率场效应管连接方向按照功率场效应管内部保护二极管与普通整流桥中二极管极性一致为标准，即功率场效应管处于反向导通模式，如附图1所示；电压比较驱动电路由高速轨到轨输出的电压比较芯片或轨到轨输入输出运算放大器构成滞回电压比较电路，直接驱动功率场效应管，电压比较器的源负端、场效应管Q1、Q2的源极相互连接成共线结构；电压比较驱动电路的工作电压取自整流管的反向电压，设置有限流电阻R1、整流二极管D1、储能电容C1、稳压二极管D2。

所述基于功率场效应管的模拟二极管布局成平面贴装结构，二个场效应管Q1、Q2在电路结构上并联，在空间布局上置于同一平面内。

所述基于功率场效应管的模拟二极管是一个无源二端模块，在整流过程中自给电。

模拟二极管相比普通二极管在整流电路中所产生的有益效果：

在低电压大电流的工作环境中，相对于普通二极管整流电路，模拟二极管能够将整流效率提高8％-12％。