CN110995031A - 一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，包括同步整流，所述同步整流上电性连接有整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3、整流管Q4和限流管Q5，所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4之间成桥式电性连接，所述限流管Q5电性连接在整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上,所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有电容Cin和负载电路或器件；本发明在集成全桥整流设计中引入限流管；限流管可以是串联在电源端、也可以是串联在地端；限流管的工作模式可以恒流和全开之间智能调节；限流管在电流冲击过程工作在限流模式，在无冲击过程工作在完全导通模式。

Description

一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路
技术领域
本发明属于整流技术领域，具体涉及一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路。
背景技术
电源总线供电系统中，通常需要AC供电。整流桥电路的作用是把AC电源转换成为DC电源，供后级负载电路和器件。整流桥电路通常用无源器件，如二极管实现整流。
AC供电常见于工业总线控制系统，具有更易实现，比如由变压器产生、不存在极性，更易安装和生产等诸多优点。但对于大多数负载系统而言，需要DC直流供电，因此需要AC-DC的电源转换。全桥整流电路的功能就是实现AC-DC转换。
但是，在现有技术中，不同的设计方案存在有不同的技术难点，比如二极管全桥整流电路的优点是设计简单、稳定可靠，但缺点是不易集成，成本和体积上有很大的限制；集成同步整流电路采用四个MOS管来实现导通和关闭，虽然提高了系统效率，同时集成方案可以降低成本、减小设计体积，但集成同步整流面临电流冲击的严峻挑战；一般解决集成同步整流电路电流冲击的方法，在电源通路上串联电阻，可以在电流冲击的过程中起到限流作用，从而保护整流管不会因大电流冲击而损坏，但电阻的引入缺点十分明显：为了更好地保护，电阻不得不选取阻值大一些的电阻，但阻值更大的电阻带来更多的损耗和产生额外的热。
为此，我们提出一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路来解决现有技术中存在的问题，使其电路中的限流管的连接方式多样，方便电性连接；限流管的工作模式可以恒流和全开之间智能调节；限流管在电流冲击过程工作在限流模式，在无冲击过程工作在完全导通模式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，以解决上述背景技术中提出现有技术中不易集成，电流冲击不稳定和损耗过大的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，包括同步整流，所述同步整流上电性连接有五组MOS管，且五组所述MOS管分别为整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3、整流管Q4和限流管Q5，所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4之间成桥式电性连接，所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有输入端AC1和输入端AC2，所述限流管Q5电性连接在整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上,所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有电容Cin，所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有负载电路或器件。
优选的，所述限流管Q5既能够电性连接在同步整流的输入端，且限流管Q5也能够电性连接在同步整流的地端。
优选的，所述整流管Q1的漏极与整流管Q2的漏极电性连接，所述整流管Q1的源极与整流管Q3的源极电性连接，所述整流管Q1的栅极与同步整流电性连接。
优选的，所述整流管Q2的源极与整流管Q4的源极电性连接，所述整流管Q2的栅极与同步整流电性连接。
优选的，所述整流管Q3的漏极与整流管Q4的漏极电性连接，所述整流管Q3的栅极与同步整流电性连接，所述整流管Q4的栅极也与同步整流电性连接。
优选的，所述限流管Q5在电流达到限流值后进入限流保护模式，所述限流管Q5在正常工作状态的时候进入导通模式。
优选的，所述电容Cin在电路接通的时候缓慢的实现充电，且VIN的电压逐渐与AC电压相同。
优选的，所述限流管Q5的漏极与整流管Q1的源极电性连接，所述限流管Q5的源极与电容Cin电性连接，所述限流管Q5的栅极与同步整流电性连接。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明在集成全桥整流设计中引入限流管，限制了集成全桥整流电路常遇到的冲击电流大小，大大改善了全桥整流电路在恶劣应用环境中的可靠性，同时得益于智能的控制，在效率方面几乎没有额外损失，具有非常实用的价值；限流管可以是串联在电源端、也可以是串联在地端；限流管的工作模式可以恒流和全开之间智能调节；限流管在电流冲击过程工作在限流模式，在无冲击过程工作在完全导通模式。
附图说明
图1为本发明的第一种连接结构示意图；
图2为本发明的第二种连接结构示意图；
图3为本发明的电流冲击过程中限流管的工作原理示意图；
图4为本发明的实现电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-4所示的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，包括同步整流；
根据图1和图2，为了实现对AC电压进行整流转变成DC电压，在同步整流上电性连接有五组MOS管，且五组MOS管分别为整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3、整流管Q4和限流管Q5，为了实现整流，使得整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4之间成桥式电性连接，且整流管Q1的漏极与整流管Q2的漏极电性连接，整流管Q1的源极与整流管Q3的源极电性连接，整流管Q1的栅极与同步整流电性连接，整流管Q2的源极与整流管Q4的源极电性连接，整流管Q2的栅极与同步整流电性连接，整流管Q3的漏极与整流管Q4的漏极电性连接，整流管Q3的栅极与同步整流电性连接，整流管Q4的栅极也与同步整流电性连接，为了实现限流，防止冲击电流对电路的冲击损坏，设有限流管Q5的漏极与整流管Q1的源极电性连接，限流管Q5的源极与电容Cin电性连接，限流管Q5的栅极与同步整流电性连接，为了实现电流的输入，在整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有输入端AC1和输入端AC2，为了实现限流，使得限流管Q5电性连接在整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上,且为了实现正常运行的限流和导通，使得限流管Q5既能够电性连接在同步整流的输入端，且限流管Q5也能够电性连接在同步整流的地端，限流管Q5在电流达到限流值后进入限流保护模式，限流管Q5在正常工作状态的时候进入导通模式；
根据图1和图3，为了实现电压的缓慢增长，且在限流管Q5的作用下不会发生冲击电流的冲击，在整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有电容Cin，电容Cin在电路接通的时候缓慢的实现充电，且VIN的电压逐渐与AC电压相同，为了实现电流的供给使用，在整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有负载电路或器件；
根据图4，电路包含了限流环路、驱动电路和判断电路。限流环路通过采集流过Q5的电流Ifb，将流经Q5的最大电流限制在ref。驱动电路是将Q5完全打开，减小导通阻抗。判断电路是判断AC和VIN之间的压降，当压降过大时，判断电路把Q5的控制切换成恒流模式，限制Q5的导通电流；当VIN电压接近AC后，判断电路把Q5的控制切换成完全打开模式。
结构原理：当AC1作为电源正端接入，AC2作为电源负端接入，同步整流电路检测到电源信息，将整流管Q1和整流管Q4打开，电流由AC1端流入，经过整流管Q1给电容Cin的正极板充电，再由Cin的负极板流入芯片参考的地端，地端再通过整流管Q4流回AC2，这样就实现了同步整流的功能，Cin上存储的电能供给后一级负载。同理如果AC1作为电源负端接入，AC2作为电源正端接入时，同步整流电路将整流管Q3和整流管Q2打开，实现同步整流；以AC1为外接电源正端、AC2为外接电源负端为例，当VIN初始电压较低，AC1电压瞬间升高时，会在AC1和VIN间形成较大的压降Vdelta，这个压降作用在整流管Q1或整流管Q3上，会使同步整流环路出现一个毫无限制的电流尖峰Ipeak，限流管Q5的引入可以在电流冲击过程中限制冲击电流的幅度，有效地保护所有的整流管；当AC信号突然变高时，Cin开始充电，VIN电压由于Cin存在不能及时跟随AC变高；限流管Q5在检测到流经的电流达到限流值后，进入限流保护模式；限流管Q5的被合理控制，限制电流在器件能承受范围之内；原本由于AC和VIN的压降形成的冲击电流Ipeak将不会出现，电流峰值被限制在安全范围；当VIN的电压逐渐接近AC,冲击电流消失后，限流管Q5完全导通，导通电阻降低到最小，即正常工作状态限流管处于完全导通状态，几乎不引入额外损耗。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，包括同步整流，其特征在于：所述同步整流上电性连接有五组MOS管，且五组所述MOS管分别为整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3、整流管Q4和限流管Q5，所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4之间成桥式电性连接，所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有输入端AC1和输入端AC2，所述限流管Q5电性连接在整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上,所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有电容Cin，所述整流管Q1、整流管Q2、整流管Q3和整流管Q4的桥式连接上电性连接有负载电路或器件。
2.根据权利要求1所述的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，其特征在于：所述限流管Q5既能够电性连接在同步整流的输入端，且限流管Q5也能够电性连接在同步整流的地端。
3.根据权利要求1所述的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，其特征在于：所述整流管Q1的漏极与整流管Q2的漏极电性连接，所述整流管Q1的源极与整流管Q3的源极电性连接，所述整流管Q1的栅极与同步整流电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，其特征在于：所述整流管Q2的源极与整流管Q4的源极电性连接，所述整流管Q2的栅极与同步整流电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，其特征在于：所述整流管Q3的漏极与整流管Q4的漏极电性连接，所述整流管Q3的栅极与同步整流电性连接，所述整流管Q4的栅极也与同步整流电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，其特征在于：所述限流管Q5在电流达到限流值后进入限流保护模式，所述限流管Q5在正常工作状态的时候进入导通模式。
7.根据权利要求1所述的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，其特征在于：所述电容Cin在电路接通的时候缓慢的实现充电，且VIN的电压逐渐与AC电压相同接近后，限流管Q5完全开启。
8.根据权利要求1所述的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，其特征在于：所述限流管Q5的漏极与整流管Q1的源极电性连接，所述限流管Q5的源极与电容Cin电性连接，所述限流管Q5的栅极与同步整流电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种具有防冲击电流的集成全桥整流电路，其特征在于：所述限流管Q5在限流充电状态和完全导通状态的智能自适应控制。
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