CN103475241B - 自驱动的全桥同步整流电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自驱动的全桥同步整流电路，主要解决传统二极管桥式电路整流损耗大、热稳定性差、散热体积大及现有桥式同步整流驱动电路复杂的问题。该整流电路由构成桥式连接的四个完全相同的自驱动有源开关、电源U、滤波电容C和负载R组成。每个自驱动有源开关，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括限流电阻RA、开关二极管DA、稳压管Z和储能电容C；驱动电路包括保护电阻RB和运算放大器Q；执行电路包括带有寄生二极管DB的N沟道或者P沟道MOSFET管M；滤波电容C与负载R并联连接在桥式电路输出的两端。本发明具有电路结构简单，整流损耗小，热稳定性高的优点，可用于大电流、小体积、高效率的AC‑DC功率变换。

Description

自驱动的全桥同步整流电路

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DA1、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DA1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DA1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

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，包括限流电阻RA1、开关二极管DA1、稳压管Z1和储能电容C1；该驱动电路，中包括保护电阻RB2和运算放大器Q1；该执行电路，包括带有寄生二极管DB2的P沟道MOSFET管；

所述第一电阻R1，其连接在开关二极管DA1的负极与P沟道MOSFET管的漏极D之间，储能电容C1关联在稳压管Z1上，稳压管Z1的负极连接在P沟道MOSFET管的源极S，稳压管的正极连接在开关二极管DA1的正极；

所述运算放大器Q1，其反相输入端通过R2连接在P沟道MOSFET管的漏极D，其同相输入端连接在P沟道MOSFET的源极S，其电源端与稳压管并联；

所述含有寄生二极管D2的P沟道MOSFET管，其漏极D与寄生二极D2管的正极连接，其源极S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P沟道MOSFET管相连，即：

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

第四自驱动有源开关中P沟道MOSFET管M4，其源极S与第三自驱动有源开关中P沟道MOSFET管M3的漏极D相连，其漏极D同时与第二自驱动有源开关中P沟道MOSFET管M2的漏极D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P沟道MOSFET管M1的漏极D与第三自驱动有源开关中P沟道MOSFET管M3的漏极D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P沟道MOSFET管M3的源极S与第四自驱动有源开关中P沟道MOSFET管M4的漏极D之间，用于输出直流电压。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明由于采用低传导损耗的MOSFET管来替代二极管，从而降低了传导损耗，提高了整流效率；由于减小了传导损耗，从而降低了器件的温升，提高了电路工作的可靠性、稳定性和使用寿命；由于降低了器件的温升，从而减少了散热器的使用，进而减小了电路的整体体积。

2、本发明由于采用带寄生二极管的MOSFET管替代单一的MOSFET管，从而可通过运算放大器放大寄生二极管的导通电压来产生驱动MOSFET管的电压信号，因此电路无需外部控制或辅助绕助，无需提供隔离的辅助电源等来驱动MOSFET管，从而降低了驱动电路的复杂度。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明中的自驱动有源开关采用N沟道MOSFET管的电路原理图；

图3是本发明中的自驱动有源开关采用P沟道MOSFET管的电路原理图；

图4是本发明使用图2自驱动有源开关构成的整体电路原理图；

图5是本发明使用图3自驱动有源开关构成的整体电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图及其实施例对本发明作进一步描述。

参照图1，本发明的自驱动的全桥同步整流电路，由构成桥式的四个完全相同的自驱动有源开关、电源U、滤波电容C和负载R组成。其中电源u的一端连接在第一自驱动有源开关1与第二自驱动有源开关2的连接点，另一端连接在第三自驱动有源开关3与第四自驱动有源开关4的连接点；滤波电容C与负载R并联并连接，其一端连接在第一自驱动有源开关1与第三自驱动有源开关3的连接点，另一端连接在第二自驱动有源开关2与第四自驱动有源开关4的连接点。

以下给出两个具体实施例：

实施例1：

参照图2和图4，每个自驱动有源开关，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括限流电阻RA、开关二极管DA、稳压管Z和储能电容C；驱动电路包括保护电阻RB和运算放大器Q；执行电路包括带有寄生二极管DB的N沟道MOSFET管M；

所述限流电阻RA，其连接在开关二极管DA的正极与N沟道MOSFET管M的漏极D之间，储能电容C并联在稳压管Z上，稳压管Z的正极连接在N沟道MOSFET管M的源极S，稳压管负极连接在开关二极管DA1的负极；

所述运算放大器Q，其反相输入端通过保护电阻RB连接在N沟道MOSFET管M的漏极D，其同相输入端连接在N沟道MOSFET管M的源极S，其电源端与稳压管Z并联；

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

参照图4，本实施例的电路包括四个完全相同的自驱动有源开关、电源U、滤波电容C和负载R，其各部件的结构关系及电路的工作原理如下：

所述第一自驱动有源开关1，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括第一限流电阻RA1、第一开关二极管DA1、第一稳压管Z1和第一储能电容C1；驱动电路包括第一保护电阻RB1和第一运算放大器Q1；执行电路包括带第一N沟道MOSFET管M1和第一寄生二极管DB1。该第一N沟道MOSFET管M1，其源极S端同时与第一寄生二极管DB1的正极端、第一稳压管Z1的正极端、第一运算放大器Q1的同相输入端和第一运算放大器Q1的电源负极端相连接，其漏极端D同时与第一寄生二极管DB1的负极端、第一限流电阻RA1的一端和第一保护电阻RB1的一端相连接，其栅极G与第一运算放大器Q1的输出端相连接；该第一开关二极管DA1，其正极端与限第一流电阻RA1的另一端相连接，其负极端同时与第一稳压管Z1的负极端和第一运算放大器Q1的电源正极端相连接；该第一储存电容C1与第一稳压管Z1并联；该第一运算放大器Q1的反相输入端与第一保护电阻RB1的另一端相连接。

所述第二自驱动有源开关2，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括第二限流电阻RA2、第二开关二极管DA2、第二稳压管Z2和第二储能电容C2；驱动电路包括第二保护电阻RB2和第二运算放大器Q2；执行电路包括第二N沟道MOSFET管M2和第二寄生二极管DB2。该第二N沟道MOSFET管M2，其源极S端同时与第二寄生二极管DB2的正极端、第二稳压管Z2的正极端、第二运算放大器Q2的同相输入端和第二运算放大器Q2的电源负极端相连接，其漏极端D同时与第二寄生二极管DB2的负极端、第二限流电阻RA2的一端和第二保护电阻RB2的一端相连接，其栅极G与第二运算放大器Q2的输出端相连接；该第二开关二极管DA2，其正极端与第二限流电阻RA2的另一端相连接，其负极端同时与第二稳压管Z2的负极端和第二运算放大器Q2的电源正极端相连接；该第二储存电容C2与第二稳压管Z2并联；该第二运算放大器Q2的反相输入端与第二保护电阻RB2的另一端相连接。

所述第三自驱动有源开关3，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括第三限流电阻RA3、第三开关二极管DA3、第三稳压管Z3和第三储能电容C3；驱动电路包括第三保护电阻RB3和第三运算放大器Q3；执行电路包括第三N沟道MOSFET管M3和第三寄生二极管DB3；该第三N沟道MOSFET管M3，其源极S端同时与第三寄生二极管DB3的正极端、第三稳压管Z3的正极端、第三运算放大器Q3的同相输入端和第三运算放大器Q3的电源负极端相连接，其漏极端D同时与第三寄生二极管DB3的负极端、第三限流电阻RA3的一端和第三保护电阻RB3的一端相连接，栅极G与运算放大器Q3的输出端相连接；该第三开关二极管DA3，其正极端与第三限流电阻RA3的另一端相连接，负极端同时与第三稳压管Z3的负极端和第三运算放大器Q3的电源正极端相连接；该第三储存电容C3与第三稳压管Z3并联；该第三运算放大器Q3的反相输入端与第三保护电阻RB3的另一端相连接。

所述第四自驱动有源开关4，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括第四限流电阻RA4、第四开关二极管DA4、第四稳压管Z4和第四储能电容C4；驱动电路包括第四保护电阻RB4和第四运算放大器Q4；执行电路包括第四N沟道MOSFET管M4和第四寄生二极管DB4；该第四N沟道MOSFET管M4，其源极S端同时与第四寄生二极管DB4的正极端、第四稳压管Z4的正极端、第四运算放大器Q4的同相输入端和第四运算放大器Q4的电源负极端相连接，漏极端D同时与第四寄生二极管DB4的负极端、第四限流电阻RA4的一端和第四保护电阻RB4的一端相连接，栅极G与第四运算放大器Q4的输出端相连接；该第四开关二极管DA4，其正极端与第四限流电阻RA4的另一端相连接，负极端同时与第四稳压管Z4的负极端和第四运算放大器Q4的电源正极端相连接；该第四储存电容C4与稳压管Z4并联；该第四运算放大器Q4的反相输入端与第四保护电阻RB4的另一端相连接。

所述电源为输出为交流电压源或者电流源，其参考正负极如图4所示；

整流电路各部件间的连接关系如下：

所述第一自驱动有源开关1中第一N沟道MOSFET管M1的漏极D同时与第三自驱动有源开关3中第三N沟道MOSFET管M3的漏极D和负载R的一端相连接；所述第四自驱动有源开关4中第四N沟道MOSFET管M4的源极S同时与第二自驱动有源开关2中第二N沟道MOSFET管M2的源极S和负载R的另一端相连接；所述滤波电容C与负载并联；所述电源U，其参考正极端同时与第一自驱动有源开关1中第一N沟道MOSFET管M1的源极S和第二自驱动有源开关2中第二N沟道MOSFET管M2的漏极D相连接，参考负极端同时与第三自驱动有源开关3中第三N沟道MOSFET管M3的源极S和第四自驱动有源开关4中第四N沟道MOSFET管M4的漏极D相连接。

整流电路的工作过程包括驱动电路不正常工作阶段和驱动电路正常工作阶段，其中：

在驱动电路不正常工作阶段，第一储能电容C1、第二储能电容C2、第三储能电容C3和第四储能电容C4不储存电能，此时整流电路功能的实现主要依靠N沟道MOSFET管带有的寄生二极管来完成，这时自驱动的全桥同步整流电路相当于传统的二极管整流电路。电路开始工作后，后级整流出来的直流电压，通过第一限流电阻RA1、第二限流电阻RA2、第三限流电阻RA3、第四限流电阻RA4和第一开关二极管DA1、第二开关二极管DA2、第三开关二极管DA3、第四开关二极管DA4对各自的驱动电路进行充电，第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第三稳压管Z3和第四稳压管Z4将电压稳至额定的幅值，并使电能存在第一储能电容C1、第二储能电容C2、第三储能电容C3和第四储能电容C4中；当储能电容有足够电能供运算放大器工作后，驱动电路正常工作；

在驱动电路正常工作阶段，当电源为正半周时，第一N沟道MOSFET管M1和第四N沟道MOSFET管M4的寄生二极管导通的导通电压分别被第一运算放大器Q1和第四运算放大器Q4放大，以使第一N沟道MOSFET管M1和第四N沟道MOSFET管M4导通，由于N沟道MOSFET管的导通电压低于寄生二极管的导通电压，从而使寄生二极管截止，导通损耗减小，此时，经过滤波电容滤波出来的直流电压通过第二开关二极管DA2和第三开关二极管DA3对第二储能电容C2和第三储能电容C3充电，由于第一开关二极管DA1和第四开关二极管DA4截止，则第一储能电容C1和第四储能电容C4不被充电；当电源为负半周时，第二N沟道MOSFET管M2和第三N沟道MOSFET管M3的寄生二极管导通的导通电压被第二运算放大器和第三运算放大器放大来使第二N沟道MOSFET管M2和第三N沟道MOSFET管M3导通，由于N沟道MOSFET管的导通电压低于寄生二极管的导通电压，从而使寄生二极管截止，导通损耗减小，此时，后级整流出来的直流电压通过第一开关二极管DA1、第四开关二极管DA4对第一储能电容C1、第四储能电容C4充电，由于第二开关二极管DA2和第三开关二极管DA3不工作，则第二储能电容C2和第三储能电容C3不被充电；

由上述过程可得：整流电路的功能实现主要依靠第二N沟道MOSFET管M2、第三N沟道MOSFET管M3导通和第一N沟道MOSFET管M1、第四N沟道MOSFET管M4的交替导通来实现，在整流过程中，电流始终由第三N沟道MOSFET管M3的漏极D端经滤波电容C的滤波和负载R流向第四N沟道MOSFET管M4的源极S端，完成交流转直流的功能。

实施例2：

参照图3和图5，本发明的自驱动有源开关，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中

电源电路包括限流电阻RA、开关二极管DA、稳压管Z和储能电容C；驱动电路中包括保护电阻RB和运算放大器Q；执行电路中包括带有寄生二极管DB的P沟道MOSFET管；

所述第一电阻RA，其连接在开关二极管DA的负极与P沟道MOSFET管的漏极D之间，储能电容C关联在稳压管Z上，稳压管Z的负极连接在P沟道MOSFET管的源极S，稳压管的正极连接在开关二极管DA的正极；

所述运算放大器Q，其反相输入端通过RB连接在P沟道MOSFET管的漏极D，其同相输入端连接在P沟道MOSFET的源极S，其电源端与稳压管并联；

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

参照图5，本实施例的电路包括有构成桥式的四个完全相同的自驱动有源开关、电源U、滤波电容C和负载R，其各部件的结构关系及电路的工作原理如下：

所述第一自驱动有源开关1，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括第一限流电阻RA1、第一开关二极管DA1、第一稳压管Z1和第一储能电容C1；驱动电路包括第一保护电阻RB1和第一运算放大器Q1；执行电路包括带第一P沟道MOSFET管M1和第一寄生二极管DB1。该第一P沟道MOSFET管M1，其源极S端同时与第一寄生二极管DB1的负极端、第一稳压管Z1的负极端、第一运算放大器Q1的同相输入端和第一运算放大器Q1的电源正极端相连接，其漏极端D同时与第一寄生二极管DB1的正极端、第一限流电阻RA1的一端和第一保护电阻RB1的一端相连接，其栅极G与第一运算放大器Q1的输出端相连接；该第一开关二极管DA1，其正极端与第一稳压管Z1的正极端和第一运算放大器Q1的电源负极端相连接限，其负极端同时与第一流电阻RA1的另一端相连接；该第一储存电容C1与第一稳压管Z1并联；该第一运算放大器Q1的反相输入端与第一保护电阻RB1的另一端相连接。

所述第二自驱动有源开关2，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括第二限流电阻RA2、第二开关二极管DA2、第二稳压管Z2和第二储能电容C2；驱动电路包括第二保护电阻RB2和第二运算放大器Q2；执行电路包括带第二P沟道MOSFET管M2和第二寄生二极管DB2。该第二P沟道MOSFET管M2，其源极S端同时与第二寄生二极管DB2的负极端、第二稳压管Z2的负极端、第二运算放大器Q2的同相输入端和第二运算放大器Q2的电源正极端相连接，其漏极端D同时与第二寄生二极管DB2的正极端、第二限流电阻RA2的一端和第二保护电阻RB2的一端相连接，其栅极G与第二运算放大器Q2的输出端相连接；该第二开关二极管DA2，其正极端与第二稳压管Z2的正极端和第二运算放大器Q2的电源负极端相连接限，其负极端同时与第二流电阻RA2的另一端相连接；该第二储存电容C2与第二稳压管Z2并联；该第二运算放大器Q2的反相输入端与第二保护电阻RB2的另二端相连接。

所述第三自驱动有源开关3，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括第三限流电阻RA3、第三开关二极管DA3、第三稳压管Z3和第三储能电容C3；驱动电路包括第三保护电阻RB3和第三运算放大器Q3；执行电路包括带第三P沟道MOSFET管M3和第三寄生二极管DB3。该第三P沟道MOSFET管M3，其源极S端同时与第三寄生二极管DB3的负极端、第三稳压管Z3的负极端、第三运算放大器Q3的同相输入端和第三运算放大器Q3的电源正极端相连接，其漏极端D同时与第三寄生二极管DB3的正极端、第三限流电阻RA3的一端和第三保护电阻RB3的一端相连接，其栅极G与第三运算放大器Q3的输出端相连接；该第三开关二极管DA3，其正极端与第三稳压管Z3的正极端和第三运算放大器Q3的电源负极端相连接限，其负极端同时与第三流电阻RA3的另一端相连接；该第三储存电容C3与第三稳压管Z3并联；该第三运算放大器Q3的反相输入端与第三保护电阻RB3的另一端相连接。

所述第四自驱动有源开关4，包括电源电路、驱动电路和执行电路，其中电源电路包括第四限流电阻RA4、第四开关二极管DA4、第四稳压管Z4和第四储能电容C4；驱动电路包括第四保护电阻RB4和第四运算放大器Q4；执行电路包括第四P沟道MOSFET管M4和第四寄生二极管DB4。该第四P沟道MOSFET管M4，其源极S端同时与第四寄生二极管DB4的负极端、第四稳压管Z4的负极端、第四运算放大器Q4的同相输入端和第四运算放大器Q4的电源正极端相连接，其漏极端D同时与第四寄生二极管DB4的正极端、第四限流电阻RA4的一端和第四保护电阻RB4的一端相连接，其栅极G与第四运算放大器Q4的输出端相连接；该第四开关二极管DA4，其正极端与第四稳压管Z4的正极端和第四运算放大器Q4的电源负极端相连接限，其负极端同时与第四流电阻RA4的另一端相连接；该第四储存电容C4与第四稳压管Z4并联；该第四运算放大器Q4的反相输入端与第四保护电阻RB4的另一端相连接。

所述电源为输出为交流电压源或者电流源，其参考正负极如图4所示；

整流电路各部件间的连接关系如下：

所述第一自驱动有源开关1中第一P沟道MOSFET管M1的漏极D同时与第三自驱动有源开关3中第三P沟道MOSFET管M3的漏极D和负载R的一端相连接；所述第四自驱动有源开关4中第四P沟道MOSFET管M4的源极S同时与第二自驱动有源开关2中第二P沟道MOSFET管M2的源极S和负载R的另一端相连接；所述滤波电容C与负载并联；所述电源U，其参考正极端同时与第一自驱动有源开关1中第一P沟道MOSFET管M1的源极S和第二自驱动有源开关2中第二P沟道MOSFET管M2的漏极D相连接，参考负极端同时与第三自驱动有源开关3中第三P沟道MOSFET管M3的源极S和第四自驱动有源开关4中第四P沟道MOSFET管M4的漏极D相连接。

整流电路的工作过程包括驱动电路不正常工作和驱动电路正常工作两个阶段，其中：

在驱动电路不正常工作阶段，由于初始电路中第一储能电容C1、第二储能电容C2、第三储能电容C3、第四储能电容C4并没有储存电能，驱动电路不能正常工作，在整流起始阶段，其功能实现主要依靠P沟道MOSFET管内部自带的寄生二极管来完成，这时，自驱动全桥同步整流电路相当于传统的二极管整流电路；电路开始工作后，后级整流出来的直流电压，通过第一开关二极管DA1、第二开关二极管DA2、第三开关二极管DA3、第四开关二极管DA4对各自的驱动电路进行充电，第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第三稳压管Z3、第四稳压管Z4将电压稳至一定的幅值并将电能储存于第一储能电容C1、第二储能电容C2、第三储能电容C3和第四储能电容C4；当储能电容有足够电能供运算放大器工作后，驱动电路正常工作；

在驱动电路正常工作阶段，当电源为正半周时，第二P沟道MOSFET管M2和第三P沟道MOSFET管M3的寄生二极管的导通电压被运算放大器放大来驱动第二P沟道MOSFET管M2和第三P沟道MOSFET管M3导通，由于P沟道MOSFET管的导通电压低于寄生二极管的导通电压，从而使寄生二极管截止，导通损耗减小，此时，后级整流出来的直流电压通过第一开关二极管DA1和第四开关二极管DA4对第一储能电容C1和第四储能C4充电，由于第二开关二极管DA2和第三开关二极管DA3不工作，则第二储能电容C2和第三储能电容C3不被充电；当电源为负半周时，第一P沟道MOSFET管M1和第四P沟道MOSFET管M4的寄生二极管的导通电压被第一运算放大器Q1和第四运算放大器Q4来驱动第一P沟道MOSFET管M1和第四P沟道MOSFET管M4导通，由于P沟道MOSFET管的导通电压低于寄生二极管的导通电压，从而使寄生二极管截止，导通损耗减小，此时，后级整流出来的直流电压通过第二开关二极管DA2、第三开关二极管DA3对第二储能C2和第三储能C3充电，由于第一开关二极管DA1和第四开关二极管DA4截止，则第一储能电容C1和第四储能电容C4不被充电。

由上述过程可得：整流电路的功能实现主要依靠第二P沟道MOSFET管M2、第三P沟道MOSFET管M3导通和第一P沟道MOSFET管M1、第四P沟道MOSFET管M4的交替导通来实现，在整流过程中，电流始终由第四P沟道MOSFET管M4的源极S端经滤波电容C的滤波和负载R流向第三P沟道MOSFET管M3的漏极D端，完成交流转直流的功能。

上述两个实施例仅是对本发明的参考说明，并不构成对本发明内容的任何限制。

Claims (4)

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(1-4)、电源U(5)、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(6)、驱动电路(7)和执行电路(8)；该电源电路(6)，包括限流电阻RA、开关二极管DA、稳压管Z和储能电容C；该驱动电路(7)，包括保护电阻RB和运算放大器Q；该执行电路(8)，包括带有寄生二极管DB的N沟道MOSFET管；

所述限流电阻RA，其连接在开关二极管DA的正极与N沟道MOSFET管M的漏极D之间，储能电容C并联在稳压管Z上，稳压管Z的正极连接在N沟道MOSFET管M的源极S，稳压管负极连接在开关二极管DA的负极；

所述运算放大器Q，其反相输入端通过保护电阻RB连接在N沟道MOSFET管M的漏极D，其同相输入端连接在N沟道MOSFET管M的源极S，其电源端与稳压管Z并联；

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

所述构成桥式的四个完全相同的自驱动有源开关(1-4)，均通过各自的N沟道MOSFET管相连，即：

第一自驱动有源开关(1)中N沟道MOSFET管M1，其源极S与第二自驱动有源开关(2)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(3)中N沟道MOSFET管M3的漏极D相连；

第四自驱动有源开关(4)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(2)中N沟道MOSFET管M2的源极S相连；

所述的电源(5)，其连接在第一自驱动有源开关(1)中N沟道MOSFET管M1的源极S与第三自驱动有源开关(3)中N沟道MOSFET管M3的源极S之间，当电源(5)为正半周时，第一N沟道MOSFET管M1和第四N沟道MOSFET管M4的寄生二极管导通的导通电压分别被第一运算放大器Q1和第四运算放大器放大，以使第一N沟道MOSFET管M1和第四N沟道MOSFET管M4导通，从而使寄生二极管截止，导通损耗减小，此时，经过滤波电容滤波出来的直流电压通过第二开关二极管DA2和第三开关二极管DA3对第二储能电容C2和第三储能电容C3充电；当电源为负半周时，第二N沟道MOSFET管M2和第三N沟道MOSFET管M3的寄生二极管导通的导通电压被第二运算放大器和第三运算放大器放大来使第二N沟道MOSFET管M2和第三N沟道MOSFET管M3导通，从而使寄生二极管截止，导通损耗减小，此时，后级整流出来的直流电压通过第一开关二极管DA1、第四开关二极管DA4对第一储能电容C1、第四储能电容C4充电。

2.根据权利要求1所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(3)中N沟道MOSFET管M3的漏极D与第四自驱动有源开关(4)中N沟道MOSFET管M4的源极S之间，用于输出直流电压。

3.一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(1-4)、电源(5)、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(6)、驱动电路(7)和执行电路(8)，该电源电路(6)，包括限流电阻RA、开关二极管DA、稳压管Z和储能电容C；该驱动电路(7)，中包括保护电阻RB和运算放大器Q；该执行电路(8)，包括带有寄生二极管DB的P沟道MOSFET管；

所述限流电阻RA，其连接在开关二极管DA的负极与P沟道MOSFET管的漏极D之间，储能电容C关联在稳压管Z上，稳压管Z的负极连接在P沟道MOSFET管的源极S，稳压管的正极连接在开关二极管DA的正极；

所述运算放大器Q，其反相输入端通过RB连接在P沟道MOSFET管的漏极D，其同相输入端连接在P沟道MOSFET的源极S，其电源端与稳压管并联；

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

所述的四个完全相同的自驱动有源开关(1-4)，均通过各自的P沟道MOSFET管相连，即：

第一自驱动有源开关(1)中P沟道MOSFET管M1，其源极S与第二自驱动有源开关(2)中P沟道MOSFET管M2的漏极D相连，其漏极D与第三自驱动有源开关(3)中N沟道MOSFET管M3的漏极D相连；

第四自驱动有源开关(4)中P沟道MOSFET管M4，其漏极D与第三自驱动有源开关中P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(2)中P沟道MOSFET管M2的源极S相连；

所述的电源(5)，其连接在第一自驱动有源开关(1)中P沟道MOSFET管M1的源极S与第三自驱动有源开关(3)中P沟道MOSFET管M3的源极S之间，当电源(5)为正半周时，第二P沟道MOSFET管M2和第三P沟道MOSFET管M3的寄生二极管导通的导通电压分别被第二运算放大器Q2和第三运算放大器Q3放大，以使第二P沟道MOSFET管M2和第三P沟道MOSFET管M3导通，从而使寄生二极管截止，导通损耗减小，此时，经过滤波电容滤波出来的直流电压通过第一开关二极管DA1和第四开关二极管DA4对第一储能电容C1和第四储能电容C4充电；当电源为负半周时，第一P沟道MOSFET管M1和第四P沟道MOSFET管M4的寄生二极管导通的导通电压被第一运算放大器Q1和第四运算放大器Q4放大来使第一P沟道MOSFET管M1和第四P沟道MOSFET管M4导通，从而使寄生二极管截止，导通损耗减小，此时，后级整流出来的直流电压通过第二开关二极管DA2、第三开关二极管DA3对第一储能电容C2、第四储能电容C3充电。

4.根据权利要求3所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(3)中P沟道MOSFET管M3的漏极D与第四自驱动有源开关(4)中P沟道MOSFET管M4的源极S之间，用于输出直流电压。