CN101626198A - 高效率有源整流电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效率有源整流电路，包括一反接的场效应管和其驱动控制电路。此整流电路适用于大电流的整流电路，取代现有技术中采用二极管整流时整流损耗大、发热量大、需要散热板的体积大的不足，打破常规采用场效应管实现交流整流，整流损耗小，发热量低，减小产品体积。本发明还公开一种使用P型场效应管的高效率有源整流电路，其与前述结构相反，是将二极管正向连接在场效应管的源极和漏极之间，且滤波电容的一端与该场效应管的漏极连接。

Description

高效率有源整流电路

技术领域

本发明涉及一种交流整流技术，尤指开关电源的整流技术，特别适用于低电压、大电流的高效率整流。

背景技术

目前的各种整流电路都由二极管组成，二极管是无源元件，它具有成本低、电路简单的优点，在较高电压的整流电路中，也有很高的整流效率，深受大家的喜爱，并被广泛地使用。它的不足之处是，二极管的整流损耗是以相对固定的压降形式出现的，在高频整流电路中，最低的整流损耗也有0.5V左右，这在大电流的整流电路中功耗很大，整流管需要配置很大的散热板，导致整体体积增大、热稳定性差。例如，5V的电源其整流损耗可达9-15％，5V 200W的电源，整流损耗达18-30W。若能将其整流压降降到0.1V，则其整流损耗就会降至为4-8W。如果整流压降为0.05V，则整流损耗只有2-4W，这样只需很小的散热片，或几个的管子并联，不加散热片也可以。这样一来，电源的温升大大降低，电源的体积大大减小。

场效应管正向电阻小，可使正向导通压降＜0.1V，但大功率场效应管均接有反向保护二极管，即反向电压只有0.6V。因而，场效应管不能用常规的接法实现交流整流。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种高效率有源整流电路，其适用于大电流的整流电路，取代现有技术中采用二极管整流时整流损耗大、发热量大、需要散热板的体积大的不足，打破常规采用场效应管实现交流整流，整流损耗小，发热量低，减小产品体积。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种高效率有源整流电路，包括一反接的场效应管和其驱动控制电路。

上述场效应管为N型场效应管，所述整流电路还包括一二极管和一滤波电容，二极管正向连接在场效应管的漏极和源极之间，滤波电容的一端与该场效应管的源极连接，该场效应管的漏极及滤波电容的另一端为整流交流输入端，而滤波电容的两端为整流交流输出端。

上述场效应管为P型场效应管，所述整流电路还包括一二极管和一滤波电容，二极管正向连接在场效应管的源极和漏极之间，滤波电容的一端与该场效应管的漏极连接，该场效应管的源极及滤波电容的另一端为整流交流输入端，而滤波电容的两端为整流交流输出端。

采用上述方案后，本发明使用场效应管这种有源元件进行交流整流，利用其特殊的工作特性，将漏极和源极反向连接，当场效应管导通时，DS的电流方向与常规使用时的电流流向相反，由此实现高效率整流。虽然场效应管是个有源元件，单价比二极管贵，而且还要配置相应的驱动控制电路，元件成本增加很多，但由于其整流损耗小，因此只需很小的散热片，甚至不使用散热片也可以，且无需传统结构中布设二极管等所用的电路板、外壳等部件，节省成本，整体上使电源浓度总成本增加不多，因而，对于输出电压低、功率大、体积小、性能要求高的开关电源来说，使用场效应管比二极管有着无可比拟的优势。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明的工作原理及连接结构进行详细说明。

参考图1所示，是本发明高效率有源整流电路的连接结构图，其包含反接的场效应管1和与其配合的驱动控制电路1，具体而言，还包括二极管D1和滤波电容C1，且该实施例是以N型场效应管为例进行说明，使用P型场效应管的连接结构与此恰好相反，在此不再赘述。

驱动控制电路1包括与场效应管Q1配备的相位检测、驱动、控制等辅助电路。确保场效应管Q1处于正确的通断整流状态，此为常规结构，图中仅以方框图简要表示，且由电源输入端V2为驱动控制电路1提供电源，通过驱动控制输出端V3连接场效应管Q1的栅极G，还具有交流相位输入端V1。

二极管D1正向连接在场效应管Q1的漏极D和源极S之间，滤波电容C1的一端与场效应管Q1的源极S(即图1中的B处)连接，该场效应管Q1的漏极D(即图1中的A处)及滤波电容C1的另一端(即图1中的C处)为整流交流输入端，而滤波电容C1的两端(B、C)为整流交流输出端。

再请参考图1所示，当待整流的交流输入为A端正、C端负时，V1得到高电位(电位参考点为“A”)，V3输出高电平，即V3处的电位高出A处10V左右，此时场效应管Q1导通，相当于二极管D1正向导通，由于它的压降很小，导通损耗很小，所以它的整流效率很高，电流从A流向B向滤波电容C1充电；而当输入端的电压为C正A负时，V1变为低电位，V3输出低电平，场效应管Q1进入截止关断状态，其反向截止的漏电流很小，其损耗可以忽略；由此循环反复，得到B正C负的直流电压，即可实现用场效应管Q代替二极管进行高效率整流的目的。

由于场效应管Q1的整流压降取决于导通时场效应管的内阻和整流时流过的电流，且场效应管Q1的导通电阻越小，整流损耗就越小，因此可根据不同的使用需求，选用适当型号的场效应管Q1，扩大了适用范围。

综上所述，本发明灵活地应用了场效应管的四个重要特性，一是导通电阻小，二是导通电阻呈现纯电阻特性，可双向导通，三是开关速度快，四是DS端并接有反向二极管。上述特性之一表明场效应管有了高效率整流的基础；特性之二表明场效应管的DS电流也可反向流动；特性之三表明场效应管可用于高频整流；特性之四说明场效应管必须反向使用时才能实现整流的目的。因为场效应管Q1的内部并接有反向二极管D1，正向使用时相当于整流管的反向耐压仅0.6V，不能反向截止，因而达不到整流效果，本发明将场效应管Q1的DS极反向使用，问题就解决了，其一，正向的导通电阻不变，具备了正向导通的超低损耗的条件；其二，内部二极管变成了“正向”并联，还可兼作辅助整流用；其三，场效应管整流截止时的反向耐压变成了原场效应管最高工作电压。因而具备了正向导通电阻小和反向截止电压高这个整流的必备条件，这正是本发明的巧妙之处，是场效应管可作整流管使用的关键，是本发明的核心。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1、一种高效率有源整流电路，其特征在于：包括一反接的场效应管和其驱动控制电路。

2、如权利要求1所述的高效率有源整流电路，其特征在于：所述场效应管为N型场效应管，所述整流电路还包括一二极管和一滤波电容，二极管正向连接在场效应管的漏极和源极之间，滤波电容的一端与该场效应管的源极连接，该场效应管的漏极及滤波电容的另一端为整流交流输入端，而滤波电容的两端为整流交流输出端。

3、如权利要求1所述的高效率有源整流电路，其特征在于：所述场效应管为P型场效应管，所述整流电路还包括一二极管和一滤波电容，二极管正向连接在场效应管的源极和漏极之间，滤波电容的一端与该场效应管的漏极连接，该场效应管的源极及滤波电容的另一端为整流交流输入端，而滤波电容的两端为整流交流输出端。