CN102265258B - 用于仿真电源控制装置中的理想二极管的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种仿真用于电源控制装置的理想二极管的系统和方法。在一个实施例中，本发明涉及仿真理想二极管的电路，所述电路包括至少一个场效应晶体管、输入、输出、控制电路和控制电路输出；所述至少一个场效应晶体管包括源极、漏极、栅极和体二极管，所述输出耦合到所述漏极，所述控制电路包括耦合在所述输入和源极之间的电流传感器，并且所述控制电路输出耦合到所述栅极，其中所述控制电路被配置为基于流入所述源极的电流是否大于预定阈值而激活所述至少一个场效应晶体管，并且其中所述体二极管包含耦合到所述源极的阳极和耦合到所述漏极的阴极。

Description

用于仿真电源控制装置中的理想二极管的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种仿真用于电源控制装置的理想二极管的系统和方法。更具体地，本发明涉及控制晶体管以仿真理想二极管的系统和方法。

背景技术

传统的二极管用于许多应用中，并且更具体地用于包括整流的应用中。例如，二极管经常用在功率变换系统中以将交流电转化为直流电、用于过压保护以及用于在具有多个电源(例如不可间断电源)的系统中阻止反向电流。传统二极管两端的电压降和相应的功率耗散一般被认为是相对较小的值。然而，功率变换系统一般包括高频率变换，因此由于二极管功率耗散而带来损耗可能变得相当大。在这种情形下，与具有接近理想特性(例如可以忽略的电压降)的二极管相比，传统二极管可能是低效的。

已经提出了具有某些优选特性的理论上的理想二极管。当被施加正向偏压时，这种理论上的理想二极管看起来像短路；而当被施加反向偏压时，其看起来像断路/开路。也就是说，理想二极管在任一个方向都不耗散功率。凭经验这种理想二极管并不存在，但是，接近这种理想特性可提供与效率和电路性能相关的显著优势。

在高电流的情况下，在功率变换系统中使用的传统二极管两端的实际电压降和伴随的功率耗散可能是相当大的。在一些情形中，单个二极管两端的电压降可能高达1.2伏特。在一些功率变换应用中，经过二极管的电流可在50安培到400安培变化。对于负载400安培且有1.2伏特电压降的二极管而言，会耗散480瓦特的功率。这种大规模的功率耗散会对功率变换系统内使用的或与功率变化系统相连的电子设备的可靠性产生不利影响。例如，在一些情况中，这种耗散需要使用大量的吸热设备/散热器。因此，二极管两端的电压降可极大地影响效率，并且可能需要专门的部件来消耗所产生的大量热。

发明内容

本发明的多个方面涉及仿真用于功率控制装置的理想二极管的系统和方法。在一个实施例中，本发明涉及仿真理想二极管的电路，该电路包括至少一个场效应晶体管和比较器，该至少一个场效应晶体管包括源极、漏极、栅极和体二极管，该比较器包括耦合到源极的第一输入、耦合到漏极的第二输入和耦合到栅极的输出，其中比较器被配置为基于源极电压是否大于漏极电压而激活至少一个场效应晶体管，并且其中体二极管包含耦合到源极的阳极和耦合到漏极的阴极。

在另一个实施例中，本发明涉及仿真理想二极管的电路，该电路包括至少一个场效应晶体管、输入、输出、控制电路以及控制电路输出；该至少一个场效应晶体管包括源极、漏极、栅极和体二极管，该输出耦合到漏极，该控制电路包括耦合在输入和源极之间的电流传感器，该控制电路输出耦合到栅极其中该控制电路被配置为基于流入源极的电流是否大于预定阈值而激活至少一个场效应晶体管，并且其中体二极管包含耦合到源极的阳极和耦合到漏极的阴极。

在又一个实施例中，本发明涉及包括变压器整流单元的电源系统，该电源系统包括耦合到变压器整流单元的交流电源和耦合到变压器整流单元的直流负载，该变压器整流单元包括原绕组、与原绕组电磁连通的复卷绕组/次级绕组以及耦合到复卷绕组的至少一个理想二极管电路，该至少一个理想二极管电路包括耦合到控制电路的至少一个场效应晶体管。

附图说明

图1是根据本发明实施例的理想二极管电路的示意图，该理想二极管电路包括场效应晶体管(FET)和控制该FET的比较器。

图2是根据本发明实施例的理想二极管电路的示意图，该理想二极管电路包括电源部分和控制理想二极管电路的控制电路。

图3是根据本发明实施例的理想二极管电路的电源部分的示意图，该理想二极管电路的电源部分包括并联的八个场效应晶体管。

图4(1)-4(2)是根据本发明实施例的理想二极管控制电路的示意图，该理想二极管控制电路被配置为测量电流、控制理想二极管电路、报告状态并提供强制导通(force-on)能力。

图5(1)-5(3)是根据本发明实施例的理想二极管控制电路的示意图，该理想二极管控制电路被配置为测量电流、报告测量的电流、控制理想二极管电路、报告控制状态并提供强制断开(force-off)能力。

图6是根据本发明实施例包括变压器整流单元的电源系统的示意性框图，该变压器整流单元包括多个理想二极管电路单元。

具体实施方式

理想二极管电路的实施例包括耦合到控制电路的晶体管。该晶体管被配置为作为二极管或是具有接近理论上的理想二极管特性的单向开关进行操作。控制电路可检测流入理想二极管电路的电流。基于该检测电流，控制电路可激活(接通)晶体管或使晶体管不起作用(关闭)。晶体管的激活使理想二极管电路两端的电压降最小，而晶体管不起作用可有效地防止电流反向流动。

在一个实施例中，该晶体管是场效应晶体管(FET)，且控制电路同时在FET的源极和漏极处测量电压。在这种情形下，如果源极电压比漏极电压高出预定阈值，那么控制电路可激活FET以使得理想二极管电路两端的电压降最小。或者，如果漏极电压高于源极电压，那么控制电路可使FET不起作用，以便像传统二极管那样在反方向(如从漏极到源极)表现出高阻抗。

在一些实施例中，理想二极管电路包括并联耦合的多个晶体管，以提高载流能力并进一步减少理想二极管电路的电压降。在一个实施例中，理想二极管电路包括超驰控制(override)或强制导通能力，其可使外部系统强制晶体管进入接通状态。在另一个实施例中，理想二极管电路包括禁能或强制断开能力，其可使外部系统强制晶体管进入断开状态。在许多实施例中，理想二极管包括状态报告电路，其用于报告理想二极管电路中的(多个)晶体管的状态(如，接通状态或断开状态)。在一些实施例中，理想二极管电路报告包括穿过(多个)理想二极管的电流量的状态。在另一个实施例中，若干理想二极管电路并入变压器整流器单元(TRU)内，从而将交流电(AC)转化为直流电(DC)。TRU一般用于飞机电气系统，其将来自发电机的AC电转化为DC电以用于各种装置，例如，包括提供备用电源或紧急电源的电池。理想二极管电路能够在TRU内进行高效的整流。

图1是根据本发明实施例的理想二极管电路100的示意图，其包括场效应晶体管(FET)110和控制该FET的比较器104。该理想二极管电路100还包括输入106和输出108，输入106用于在第一电压下接收电流，输出108用于在第二电压下提供该电流。比较器104的第一输入118耦合到理想二极管电路100的输入106，而比较器104的第二输入120耦合到理想二极管电路100的输出108。比较器104的输出耦合到晶体管110的栅极116。FET 110包括耦合到输入106的源极112、耦合到理想二极管电路的输出108的漏极114以及体二极管113，该体二极管具有耦合到源极112的阳极和耦合到漏极114的阴极。

工作时，比较器产生表明输入106处的第一电压是否大于输出108处的第二电压的输出信号(例如当场效应晶体管110被有效地从源极到漏极正向偏置时)。在若干实施例中，当输入电压高于输出电压时，比较器接通或激活FET。在这种情形下，理想二极管电路两端的电压降(例如从输入到输出)是最小的。当作为源极基准的栅极电压超过接通阈值时，FET是完全导通的，并且FET的导通电阻(例如从漏极到源极的电阻或从源极到漏极的电阻)是最小的。如果输出电压变得比输入电压高，那么比较器输出和耦合于其上的栅极被驱使到低电平(例如低至零)，且FET断开或不起作用。在断开状态，FET防止电流从输出(漏极)流到输入(源极)，并因此仿真二极管。在一个实施例中，可以看到导通状态的电阻是4毫欧，其保证了理想二极管电路两端的非常小的电压降。例如，如果应用于理想二极管电路的电流是50安培，那么电压降是200毫伏。在断开状态，能够看出从漏极到源极的电阻极大地增加。在一个实施例中，断开状态的电阻接近一兆欧姆或更大。

在一些实施例中，理想二极管电路100可被认为是耦合到控制电路103的电源部分102。在这种情况下，控制电路103被配置为当输入电压高于输出电压时通过使栅极电压生效而激活电源部分。当输出电压高于输入电压时，控制电路103通过驱使栅极电压至零而使电源部分不起作用。在所示实施例中，电源部分102包括一个FET。在其他实施例中，电源部分102可包括并联耦合在一起的多个FET。

在图1所示的实施例中，控制电路包括用于控制理想二极管电路的比较器。在其他实施例中，其他逻辑电路可用于控制理想二极管电路。在若干实施例中，FET 110是金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。在其他实施例中，可使用其他FET。在一些实施例中，可使用其他晶体管。

在一个实施例中，比较器是利用运算放大器实现的，该运算放大器具有非反相输入和反相输入，该非反相输入耦合到理想二极管电路的输入，该反相输入耦合到理想二极管电路的输出。在这种情况下，运算放大器产生表明理想二极管电路的输入电压是否高于理想二极管电路的输出电压的输出信号。如果输入电压高于输出电压，那么运算放大器驱使场效应晶体管的栅极处于高电平并激活FET。然而，如果输出电压高于输入电压，那么运算放大器驱使栅极处于低电平，从而使FET不起作用。

图2是根据本发明实施例的理想二极管电路200的示意图，该理想二极管电路200包括电源部分202和控制理想二极管电路的控制电路203。控制电路203包括比较器204，该比较器耦合到换能器205以提供表明电流是否流经换能器和理想二极管电路200的一个或多于一个信号(218，220)。换能器205可测量流经其上的电流，并将测量值转化成一个或多于一个差分电压信号，其中电压差表明所测量电流的幅值。电源部分202包括输入212、输出214、栅极输入216和FET210，该FET 210具有耦合到输入212的源极、耦合到输出214的漏极和耦合到栅极输入216的栅极。理想二极管电路200进一步包括耦合到换能器205的输入206和耦合到电源部分202的输出214的输出208。

工作时，比较器204产生表明电流是否流入输入206并穿过换能器205的输出信号。在若干实施例中，当电流流入输入时，比较器接通FET。在这种情形下，与传统二极管两端的电压降相比，理想二极管电路两端的电压降(例如从输入到输出)被显著地降低。例如，在一个实施例中，载有50安培电流的传统二极管的电压降是1伏特，而理想二极管电路的电压降只有200毫伏。

当作为源极基准的栅极电压超过接通阈值时，FET完全导通，且FET的导通电阻(例如从漏极到源极的电阻或从源极到漏极的电阻)是最小的。例如，在一个实施例中，导通电阻是4毫欧。如果电流尝试反向流动(例如从输出到输入)，那么比较器输出和耦合于其上的栅极被驱使到低电平(例如低至零)，且FET断开。在断开状态，FET防止电流从输出(漏极)流到输入(源极)，因此仿真传统二极管。在断开状态，能够看出从漏极到源极的电阻显著地增加。在一个实施例中，断开状态的电阻接近一兆欧姆或更高。

在图2所示的实施例中，控制电路包括控制理想二极管电路的比较器。在其他实施例中，其他逻辑电路可用于控制理想二极管电路。在若干实施例中，FET 110是金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。在其他实施例中，可使用其他FET。在一些实施例中，可使用其他晶体管。

在一个实施例中，比较器是利用运算放大器实现的，该运算放大器具有非反相输入和反相输入，其中每个输入均耦合到换能器。在这种情形下，运算放大器产生表明换能器的第一输出电压是否高于换能器的第二输出电压的输出信号。在这种情形下，所产生的信号还表明电流是否从输入206流入换能器205。如果换能器的第一输出电压高于第二输出电压，那么运算放大器驱使场效应晶体管的栅极处于高电平，并激活FET。然而，如果换能器的第二输出电压高于第一输出电压，那么运算放大器驱使栅极处于低电平，从而使FET不起作用。

在一个实施例中，换能器205串联耦合到输出208，而不是如所示实施例中描述的输入206。

图3是根据本发明实施例的理想二极管电路的电源部分302的示意图，其包括并联的八个场效应晶体管310。该电源部分302包括耦合到每个FET 310的源极的输入312、耦合到每个FET 310的漏极的输出以及通过八个电阻器311耦合到每个FET 310的栅极的栅极输入316，其中每个FET栅极通过一个电阻器311耦合到栅极输入316。因为每个FET的电阻与其他FET的电阻并联，所以利用多个并联FET进一步降低了从输入312到输出314的电压降。

在一个实施例中，FET是具有4毫欧导通电阻的MOSFET。在这种情形中，八个FET的并联组合产生0.5毫欧的导通电阻。对于处理150安培的高电流应用而言，产生的电压降被降到80毫伏。如果传统二极管具有1伏特的电压降，那么功率耗散是150瓦特。另一方面，对于给定的电流，理想二极管电路具有80毫伏的电压降，其对应的功率耗散是12瓦特。显著降低的功率耗散表明功率耗散改进了1250％。相比较而言，传统二极管的并联组合并不能导致该组合两端的电压降下降。尽管所示实施例示出的电源部分具有八个并联FET，但在其他实施例中，所使用的FET数目可多于或少于八个。在一些实施例中，FET的其他配置也是合适的。

图4(1)-4(2)是根据本发明实施例的理想二极管控制电路400的示意图，该理想二极管控制电路400被配置为测量电流、控制理想二极管电路、报告状态并提供强制导通能力。该理想二极管控制电路400包括电流监控器405，该电流监控器通过放大器407耦合到比较器409。比较器409通过FET耦合到栅极驱动电路410。栅极驱动电路410耦合到栅极输出端411和输入端412。栅极驱动电路410还通过状态报告电路415耦合到控制接口419。该控制接口419耦合到超驰电路417，从而强制理想二极管电路进入导通状态。超驰电路417通过FET耦合到栅极驱动电路410和状态报告电路415。控制接口419能够使外部装置控制和/或监控理想二极管电路。

工作时，电流监控器或换能器405测量流入理想二极管电路/开关(理想二极管未示出)的输入的电流，并产生表明被测量电流的差分信号。放大器407可放大表明被测量电流的信号。比较器409比较放大的电流和预定阈值，该预定阈值是由R2和R10之比确定的。当放大的电流超过预定阈值时，栅极驱动电路410使在栅极输出端411提供的栅极输出信号生效(assert)。当电流降低于预定阈值时，栅极驱动电路410驱使栅极输出信号至非生效值(例如零值)。当栅极输出信号生效时，则理想二极管电路或电源部分(未示出)被激活并因此能够以最小的电压降进行正向传导。当栅极输出信号被驱使到非生效值时，理想二极管电路或电源部分不起作用，并表现为传统二极管(例如高阻抗)，从而防止电流从输出流向输入(参见图2)。

状态报告电路415可将理想二极管电路的状态报告给外部装置。在若干实施例中，所报告的状态表明理想二极管是否已经启用(导通状态)以允许电流正向流动(例如从源极到漏极)或是已经断开/禁能(断开状态)以防止电流反向流动(例如从漏极到源极)。状态报告电路415提供表明理想二极管电路状态的信号给控制接口419。控制接口419能够与任何数目的外部装置进行通信以向其提供接口的状态或能够通过超驰电路417进行超驰控制。不管流入理想二极管电路或电源部分的电流量或电流方向如何，超驰电路417都可激活理想二极管电路或电源部分。通过超驰到栅极驱动410的输入信号，超驰电路417可有效地用于强制理想二极管电路进入导通状态。可通过外部逻辑电路(未示出)经由控制接口419远程操作超驰电路417，该外部逻辑电路例如为计算机、继电器电路或其他控制逻辑电路。在一个实施例中，超驰电路417可用于使理想二极管电路无效或切断理想二极管。

在一些实施例中，理想二极管电路用于控制来自电池例如锂离子电池的电流流动。可通过外部电路来控制理想二极管电路，该外部电路通过控制接口耦合到超驰电路417。在一个这样的实施例中，外部电路是用于为电池充电的电路。在若干实施例中，理想二极管是作为开关来操作的，从而能够使电流在一个方向(例如正向传导，来自电池)流动和在相反方向(反向传导)流动以便在其他时间给电池充电。在许多实施例中，该外部理想二极管控制系统能够有利于防止过度充电和/或防止与充电电池(例如锂离子电池)相关的过热问题。

在一个实施例中，换能器是由瑞士Sentron AG公司制造的CSA-1VHall Effect(霍尔效应)传感器。在一个实施例中，栅极驱动电路是由德克萨斯州达拉斯Texas Instruments公司制造的DCP010512B直流到直流转换器。

图5(1)-5(3)是根据本发明实施例的理想二极管控制电路500的示意图，其被配置为测量电流、报告测量的电流、控制理想二极管电路、报告控制状态并提供强制断开能力。该理想二极管控制电路500包括耦合到放大器507的电流监控器505。电流报告电路508被耦合到放大器507，并被配置为报告电流监控器505测量的电流量。比较器509也耦合到放大器507，并被配置为输出表明由放大器所提供的电流是否高于阈值的信号。比较器509的输出同时耦合到栅极驱动电路510和禁能/无效或“强制二极管断开”电路517。该禁能或强制断开电路517耦合到控制接口519。外部装置可提供禁能或“二极管断开控制”信号给禁能电路(disable circuit)517。如果该禁能信号生效，那么禁能电路517可将比较器509的输出接地，从而有效地切断栅极驱动电路510或使其无效。

栅极驱动电路510包括耦合到用作开关的多位置FET(Q2)的直流到直流转换器(U2)。栅极驱动电路510可提供能够驱动多个FET 520的栅极输出信号，多个FET 520被配置为电源部分中的理想二极管(例如参见图3)。状态报告电路515耦合到栅极驱动电路510的输出，并被配置为报告电源部分FET 520的状态(导通状态或断开状态)。该状态将通过控制接口519被报告给外部装置。状态报告电路515包括状态LED(D4)，其在理想二极管控制电路处提供理想二极管控制电路500的状态的可见指示。状态报告电路515还包括光学隔离器(ISO1)，其用于提供控制接口519和电源部分520之间的隔离。该隔离器可防止负载中的瞬变电流对外部装置造成损害。在其他实施例中，光学隔离器可由其他合适的隔离器替代。

噪声抑制电路522也被耦合到栅极驱动电路510的输出。栅极驱动电路的直流到直流转换器可在高频率下工作，因此可产生相当大的噪声。噪声抑制电路522可降低或消除这种噪声。FET电源部分520耦合到暂态抑制电路/瞬变抑制电路524，从而抑制来自负载(未示出)的瞬变电流。

工作时，电流监控器或换能器505测量流入理想二极管电路/开关(理想二极管电路未示出)的输入的电流，并产生表明被测量电流的差份信号。放大器507放大表明被测量电流的信号。电流报告电路508产生表明测量的电流幅值的信号。该幅值信号可通过控制接口519被提供给外部装置。测量的电流还被提供给比较器509，比较器509比较放大的电流与预定阈值，该预定阈值是由R3和R10之比确定的。当放大的电流超过预定阈值时，栅极驱动电路510使提供给FET电源部分520的栅极输出信号生效。当电流降低于预定阈值时，栅极驱动电路510驱使栅极输出信号处于非生效值(例如零值)。当栅极输出信号生效时，理想二极管电路或电源部分(未示出)被激活，因此能够以最小电压降进行正向传导。当栅极输出信号被驱使到非生效值时，理想二极管电路或电源部分不起作用，并表现为传统二极管(例如高阻抗)，从而防止电流从输出流向输入(参见图2)。

状态报告电路515可报告理想二极管电路的状态给外部装置。在若干实施例中，所报告的状态表明理想二极管是否已经启用(导通状态)以允许电流在正向方向流动(例如从源极到漏极)或已经禁能/断开(断开状态)以防止电流在反向方向流动(例如从漏极到源极)。状态报告电路515提供表明理想二极管电路的状态的信号给控制接口519。控制接口519能够与任意数目的外部装置通信以向其提供控制接口的状态或通过禁能电路517切断理想二极管。不管流入理想二极管电路或电源部分的电流量或电流方向如何，禁能电路517可使理想二极管电路或电源部分不起作用。通过超驰提供给栅极驱动电路510的输入信号，禁能电路517可有效地用于强制理想二极管电路进入断开状态。可通过外部逻辑电路(未示出)经由控制接口519远程操作禁能电路517，该外部逻辑电路例如为计算机、继电器电路或其他控制逻辑电路。在一个实施例中，禁能电路用强制导通电路替代，不管流经任何电流，该强制导通电路都可强制栅极驱动电路激活理想二极管电路。在一个实施例中，禁能电路517与更换电池一起使用，如上述图4(1)-4(2)。

在图5(1)-5(3)所示的实施例中，换能器是由瑞士Sentron AG公司制造的CSA-1V Hall Effect(霍尔效应)传感器。在一个实施例中，栅极驱动电路是由德克萨斯州达拉斯Texas Instruments公司制造的DCP010512B直流到直流转换器。在其他实施例中，可使用其他电流传感器和电压转换器。

尽管在图5(1)-5(3)中描述了特定的部件，但是本领域的技术人员能够理解其他合适的部件可替代所描述的部件。

图6是根据本发明实施例的电源系统600的示意性框图，其包括具有多个理想二极管单元610的变压器整流单元604。电源系统600进一步包括交流电(AC)电源602，其通过变压器整流单元604耦合到直流电(DC)负载606。变压器整流单元604包括原绕组607，其电磁耦合到复卷绕组608。复卷绕组608与多个理想二极管电路单元610耦合。每个理想二极管电路单元610可包括并联耦合的多个理想二极管电路(例如参见图3)和一个或多于一个控制电路。

变压器整流单元(TRU)用于将AC转化为DC，并且一般用在飞机电气系统中为备用电池充电或为其他用途提供DC。如在授予Illingsworth的美国专利6,256,213(其整体内容以参考方式并入本发明)中指出的，这种TRU在本领域是已知的，且该美国专利描述了一种用于变压器整流单元调节的装置。在飞机电气系统中，可以利用DC系统或AC系统(单相、双相或三相)或其组合进行电力分配。在若干实施例中，TRU可用于产生28伏特、26伏特或270伏特的DC电力。在一个实施例中，TRU产生的DC电力范围在11伏特到28伏特之间。在大多数实施例中，耦合到TRU的AC电源的工作电压是115伏特，且工作频率是400赫兹。在其他实施例中，AC电源的工作电压和工作频率可以是其他值。在若干实施例中，耦合到TRU的DC负载可包括电池或其他飞机DC负载。在一个实施例中，AC电源可包括发电机、冲压空气涡轮、和/或外部AC电源。

变压器整流单元包括用于整流AC电压的多个整流二极管。整流二极管中的功率耗散可能是相当大的，并且可能严重限制TRU的效率。由于整流二极管中的功率耗散引起的过热，TRU需要装备专门的散热设备和/或冷却风扇。使用理想二极管电路代替传统的整流二极管极大地降低了TRU的功率耗散。此外，使用理想二极管电路能够在没有专门的散热设备或冷却风扇的情况下使TRU工作。

例如，在一个实施例中，一个或多于一个理想二极管电路用于代替载有50到400安培电流的传统功率二极管。在这种情形中，功率二极管的电压降为1.2伏特。与功率二极管相关联的功率耗散因此高达480瓦特。利用理想二极管电路(例如图3中具有八个FET功率级且导通电阻是0.5毫欧的理想二极管电路)，电压降可减少到0.2伏特，且相应的功率耗散减少到80瓦特。因此使用理想二极管导致功率耗散减少为原来的六分之一，或相当于效率提高了6000％。

尽管上述描述含有许多本发明的特定实施例，但这些实施例并不应该构造为限定本发明的范围，而是作为本发明的一个实施例的例子。因此，本发明的范围不是由所示实施例来确定，而是由所附权利要求及其等价物确定。

Claims (18)

1.一种用于仿真理想二极管的电路，所述电路包含：

并联耦合在电路输入端与电路输出端之间的多个场效应晶体管，每个场效应晶体管包含源极、漏极、栅极和体二极管，其中所述多个场效应晶体管彼此相比具有相同的特性；

电流传感器，其被配置为测量在所述电路输入端与所述电路输出端之间流动并流过所述多个场效应晶体管的电流；

比较器，其包含耦合到所述电流传感器的第一输入端和第二输入端，以及耦合到所述多个场效应晶体管中每一个的所述栅极的输出端；以及

状态报告电路，其耦合到所述比较器；

其中所述比较器被配置为当所测量的电流从所述电路输入端流到所述电路输出端并大于预定阈值时激活所述多个场效应晶体管中的每一个，并且当所测量的电流从所述电路输出端流到所述电路输入端时使所述多个场效应晶体管中的每一个不起作用，

其中所述状态报告电路被配置为监测所述比较器的输出电压并且基于所监测的输出电压产生表明所述多个场效应晶体管是否被激活或停用的信号，以及

其中在所述多个场效应晶体管中的每一个中，所述体二极管包含耦合到所述源极的阳极和耦合到所述漏极的阴极。

2.根据权利要求1所述的用于仿真理想二极管的电路：

其中所述多个场效应晶体管的所述源极被耦合在一起；

其中所述多个场效应晶体管的所述漏极被耦合在一起；以及

其中所述多个场效应晶体管的所述栅极通过多个电阻器被耦合在一起，所述多个电阻器中的每一个对应于所述多个场效应晶体管中的一个。

3.根据权利要求1所述的用于仿真理想二极管的电路，其中所述多个场效应晶体管中的每一个包含MOSFET。

4.根据权利要求3所述的用于仿真理想二极管的电路，其中在所述多个场效应晶体管中的每一个中，所述MOSFET的导通电阻为4毫欧。

5.根据权利要求1所述的用于仿真理想二极管的电路：

其中所述比较器是运算放大器；

其中所述第一输入端是所述运算放大器的非反相输入端；以及

其中所述第二输入端是所述运算放大器的反相输入端。

6.一种仿真理想二极管的电路，所述电路包含：

至少一个场效应晶体管，其包含源极、漏极、栅极和体二极管；

输入端；

耦合到所述漏极的输出端；

控制电路，其包含：

耦合在所述输入端和所述源极之间的电流传感器，其被配置为测量在所述输入端与所述输出端之间流动并流过所述至少一个场效应晶体管的电流；和

耦合到所述栅极的控制电路输出端；以及

状态报告电路，其耦合到所述控制电路，

其中所述控制电路被配置为当所测量的电流从所述输入端流到所述输出端并大于预定阈值时激活所述至少一个场效应晶体管，并且当所测量的电流从所述输出端流到所述输入端时使所述至少一个场效应晶体管不起作用；

其中所述状态报告电路被配置为监测所述控制电路输出端的电压并且基于所监测的输出电压产生表明所述至少一个场效应晶体管是否被激活或停用的状态信号；以及

其中所述体二极管包含耦合到所述源极的阳极和耦合到所述漏极的阴极。

7.根据权利要求6所述的仿真理想二极管的电路，其中所述至少一个场效应晶体管包含MOSFET。

8.根据权利要求6所述的仿真理想二极管的电路，其中所述控制电路进一步包含运算放大器，所述运算放大器耦合到所述电流传感器和所述控制电路输出端。

9.根据权利要求6所述的仿真理想二极管的电路，其中所述电流传感器被配置为产生表明在所述输入端与所述输出端之间流动并流过所述至少一个场效应晶体管的电流的信号。

10.根据权利要求6所述的仿真理想二极管的电路，其中所述至少一个场效应晶体管包含并联耦合的多个场效应晶体管。

11.根据权利要求10所述的仿真理想二极管的电路：

其中所述多个并联的场效应晶体管中的每一个都包含源极、漏极、栅极和体二极管；

其中所述多个并联的场效应晶体管的所述源极被耦合在一起；

其中所述多个并联的场效应晶体管的所述漏极被耦合在一起；以及

其中所述多个并联的场效应晶体管的所述栅极被耦合在一起。

12.根据权利要求6所述的仿真理想二极管的电路，其中所述控制电路进一步包含：

比较器，其被配置为产生表明从所述输入端流到所述输出端的电流是否大于所述预定阈值的信号；和

禁能电路，其耦合到所述比较器，其中所述禁能电路被配置为独立于所述比较器产生的信号使所述至少一个场效应晶体管不起作用。

13.根据权利要求6所述的仿真理想二极管的电路，其中所述控制电路进一步包含：

比较器，其耦合到所述状态报告电路，其中所述比较器被配置为产生表明从所述输入端流到所述输出端的电流是否大于所述预定阈值的信号。

14.根据权利要求6所述的仿真理想二极管的电路，其中所述控制电路进一步包括：

比较器，其被配置为产生表明从所述输入端流到所述输出端的电流是否大于所述预定阈值的信号；

放大器，其串联耦合在所述电流传感器和所述比较器之间；以及

栅极驱动电路，其耦合到所述比较器；

其中所述栅极驱动电路被配置为基于所述比较器产生的信号而产生应用于所述至少一个场效应晶体管的所述栅极的信号。

15.根据权利要求14所述的仿真理想二极管的电路，其中所述控制电路进一步包含：

禁能电路，其耦合到所述比较器，其中所述禁能电路被配置为基于禁能信号而使所述至少一个场效应晶体管不起作用；以及

控制接口，其耦合到所述禁能电路和所述状态报告电路，其中所述控制接口被配置为：

接收来自外部装置的所述禁能信号；和

向外部装置输出所述状态信号。

16.一种包括变压器整流单元的电源系统，所述电源系统包含：

交流电源，其耦合到所述变压器整流单元；

直流负载，其耦合到所述变压器整流单元；

所述变压器整流单元包含：

原绕组；

与所述原绕组电磁耦合的复卷绕组；和

耦合到所述复卷绕组的至少一个理想二极管电路，所述至少一个理想二极管电路包含：

至少一个场效应晶体管，其包含源极、漏极、栅极和体二极管；

输入端；

耦合到所述漏极的输出端；和

控制电路，其包含：

耦合在所述输入端和所述源极之间的电流传感器，其被配置为测量在所述输入端与所述输出端之间流动并流过所述至少一个场效应晶体管的电流；和

耦合到所述栅极的控制电路输出端；

状态报告电路，其耦合到所述控制电路，

其中所述控制电路被配置为当所测量的电流从所述输入端流到所述输出端并大于预定阈值时激活所述至少一个场效应晶体管，并且当所测量的电流从所述输出端流到所述输入端时使所述至少一个场效应晶体管不起作用；

其中所述状态报告电路被配置为监测所述控制电路输出端的电压并且基于所监测的输出电压产生表明所述至少一个场效应晶体管是否被激活或停用的信号；以及

其中所述体二极管包含耦合到所述源极的阳极和耦合到所述漏极的阴极。

17.根据权利要求16所述的电源系统：

其中所述至少一个场效应晶体管包含并联耦合的多个场效应晶体管；

其中所述多个并联的场效应晶体管中的每一个都包含源极、漏极、栅极和体二极管；

其中所述多个并联的场效应晶体管的所述源极被耦合在一起；

其中所述多个并联的场效应晶体管的所述漏极被耦合在一起；以及

其中所述多个并联的场效应晶体管的所述栅极被耦合在一起。

18.根据权利要求17所述的电源系统：

其中所述复卷绕组耦合到所述多个并联的场效应晶体管的所述源极；

其中所述直流负载耦合到所述多个并联的场效应晶体管的所述漏极。