CN203416188U

CN203416188U - 低电压大电流数字式多相同步整流电路

Info

Publication number: CN203416188U
Application number: CN201320554984.9U
Authority: CN
Inventors: 李志军; 樊志坚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2023-09-09

Abstract

本实用新型公开了一种低电压大电流数字式多相同步整流电路。该电路包括n个相同的相数整流电路，所述n大于等于3，每个相数整流电路均与一脉冲生成模块连接，该脉冲生成模块向每个相数整流电路输出的脉冲控制信号之间相差360/n；所述相数整流电路包括m个并联的相同的同步整流单元，其中m≥2，每个同步整流单元包括：上同步整流光耦、下同步整流光耦、第一功率MOS管、第二功率MOS管、第一电感和第二电感；每个同步整流单元的正/负极输出端并联后连接至该数字式多相同步整流电路的正/负极输出端。有益效果：可以有效降低输出电流和电压的纹波，避免现有技术中采用中间抽头对工艺的高要求；不需要考虑多相均流。

Description

低电压大电流数字式多相同步整流电路

技术领域

本实用新型涉及电路的整流技术领域，特别是一种低电压大电流数字式多相同步整流电路。

背景技术

目前市场上的低电压大电流的应用非常广泛，如：高精度电镀行业，电解行业和一些医疗设备上都采用低电压大电流的方式供电，目前在整流上一般采用整流集体管或二极管整流技术。这些工业领域的应用中，其输出电流往往达到数千安培，并且其输出方波的形式大电流，大的方波电流在整流和滤波上成为技术难题：

首先，由于输出低电压大电流，其整流晶体管选型存在一定障碍，大电流的整流晶体管不容易找到且成本高昂，一般会采用多只整流晶体管并联共同承载电路电流，但是这样很容易导致均流不一致，出现较高的故障损坏率，同时采用多只整流晶体管并联也会带来成本的增加；其次，由于输出的大电流是方波形式，如果要求输出的电压和电流的纹波都非常小时，就要求用大容量的滤波电容和滤波电感，而这些大容量的滤波电容和滤波电感一般体积过于庞大，不但会造成因体积过大而无法安装，还会使成本增加。

二极管整流时的导通压降大，大电流损耗大，使得电源效率减低，需要对整流部分的散热面积增大，造成成本增高。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种对低电压大电流进行整流的数字式同步整流电路。

本实用新型采用的技术方案是这样的：一种低电压大电流数字式多相同步整流电路，该电路包括n个相同的相数整流电路，所述n大于等于3，每个相数整流电路均与一脉冲生成模块连接，该脉冲生成模块向每个相数整流电路输出的脉冲控制信号之间相差360/n。

所述相数整流电路包括m个并联的相同的同步整流单元，其中m≥2，每个同步整流单元包括：上同步整流光耦、下同步整流光耦、第一功率MOS管、第二功率MOS管、第一电感和第二电感。上同步整流光耦的输出端通过一电阻连接至第一功率MOS管的栅极，下同步整流光耦的输出端通过一电阻连接至第二功率MOS管的栅极；第一电感的一端连接至该同步整流单元正极输出端，另一端连接至第一功率MOS管的源级和变压器次级线圈的一个输出端，第二电感的一端连接至该同步整流单元的正极输出端，另一端连接至第二功率MOS管的漏级和变压器次级线圈的另一个输出端，第一功率MOS管的漏极和第二功率MOS管的源级连接至该同步整流单元的负极输出端。相数整流电路的第一同步整流单元的上同步整流光耦的二极管正极端连接电源VCC，第m同步整流单元的上同步整流光耦的二极管负极端通过第一电控开关接地，第一电控开关的受控端与脉冲生成模块连接；相数整流电路的第一同步整流单元的下同步整流光耦的二极管正极端连接电源VCC，第m同步整流单元的下同步整流光耦的二极管负极端通过第二电控开关接地，第二电控开关的受控端与脉冲生成模块连接，且第一电控开关的控制信号的电平与第二电控开关的控制信号电平相反。

每个同步整流单元的正极输出端并联后连接至该数字式多相同步整流电路的正极输出端，每个同步整流单元的负极输出端并联后连接至该数字式多相同步整流电路的正极输出端。

在上述的电路中，优选：所述n为3的整数倍。

在上述的电路中，优选：所述第一电控开关和第二电控开关为均为一NPN型晶体管，且为参数相同的NPN型晶体管；所述第一NPN型晶体管的集电极与第m同步整流单元的上同步整流光耦的二极管负极端，发射极接地，基极与脉冲生成模块连接；所述第二NPN型晶体管的集电极与第m同步整流单元的下同步整流光耦的二极管负极端，发射极接地，基极与脉冲生成模块连接。

在上述的电路中，所述第一电控开关的受控端通过一电阻连接至脉冲生成模块，所述第二电控开关的受控端通过一电阻连接至脉冲生成模块。

作为优选方案，该数字式多相同步整流电路的正极输出端与负极输出端之间连接一滤波电容。

在上述的电路中，所述脉冲生成模块为可以为一MCU。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型的多相同步整流电路，脉冲生成模块产生同步整流控制信号，每相相差360/n度，多个同步整流单元并联起到倍流的作用，做到大电流的目的，可以有效降低输出电流和电压的纹波，也可以有效避免现有技术中采用中间抽头对工艺的高要求。多相变换就为对称网络变换，不需要考虑多相均流。

附图说明

图1是本新型多相同步整流电路的原理框图。

图2是图1中相数整流电路的电路原理框图。

图3是图2中同步整流单元的电路原理图。

图4是传统单向整流技术的整流前的电压及电流波形图。

图5是本新型整流电路进行倍流前和倍流后的电压波形图。

图6是本新型整流电路进行倍流前和倍流后的电流波形图。

图7是本新型多相同步整流的电压波形图。

图8是本新型多相同步整流的电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2和图3所示，一种低电压大电流数字式多相同步整流电路，该电路包括n个相数整流电路1～n，所述n大于等于3，每个相数整流电路均与一脉冲生成模块A连接，该脉冲生成模块A向每个相数整流电路输出的脉冲控制信号之间相差360/n度。

所述n 个相数整流电路为相同的相数整流电路。所述相数整流电路包括m个并联的且相同的同步整流单元11～1m，其中m≥2；以第一个同步整流单元11为例说明同步整流单元的电路结构，其包括：上同步整流光耦111、下同步整流光耦111’、第一功率MOS管Q1、第二功率MOS管Q2、第一电感L1和第二电感L2，上同步整流光耦111的输出端通过一电阻连接至第一功率MOS管Q1的栅极，下同步整流光耦111’的输出端通过一电阻连接至第二功率MOS管Q2的栅极；第一电感L1的一端连接至该同步整流单元11正极输出端，另一端连接至第一功率MOS管Q1的源级和变压器次级线圈T1的一个输出端，第二电感L2的一端连接至该同步整流单元11的正极输出端，另一端连接至第二功率MOS管Q2的漏级和变压器次级线圈T1的另一个输出端，第一功率MOS管Q1的漏极和第二功率MOS管Q2的源级连接至该同步整流单元11的负极输出端。

相数整流电路的第一同步整流单元11的上同步整流光耦111的二极管正极端连接电源VCC，第m同步整流单元1m的上同步整流光耦的二极管负极端通过第一电控开关13接地，第一电控开关13的受控端与脉冲生成模块A连接；相数整流电路的第一同步整流单元11的下同步整流光耦111’的二极管正极端连接电源VCC，第m同步整流单元1m的下同步整流光耦的二极管负极端通过第二电控开关13’接地，第二电控开关13’的受控端与脉冲生成模块A连接，且第一电控开关13的控制信号的电平与第二电控开关13’的控制信号电平相反。每一相电均有多个并联的同步整流单元组成，可以起到倍流的作用，图4是传统的单向整流前的电压和电流的波形图，图5是本新型采用倍流整流技术的倍流前后的电压波形图，图6是本新型采用倍流技术的倍流前后的电流波形图，倍流后可以使负向的电变成有效的正向电。

在该数字式多相同步整流电路中，其包含的每个同步整流单元的正极输出端并联后连接至该数字式多相同步整流电路的正极输出端，每个同步整流单元的负极输出端并联后连接至该数字式多相同步整流电路的正极输出端。

在上述电路中，所述n为3的整数倍，使得变换网络为对称网络，变换过程中无零序和零序谐波电流，该多相变换就为对称网络变换，不需考虑多相均流的问题。

在本新型公开的数字式多相同步整流电路中，所述第一电控开关和第二电控开关为均为相同的NPN型晶体管。若开关均为NPN型晶体管，所述第一NPN型晶体管的集电极与第m同步整流单元的上同步整流光耦的二极管负极端，发射极接地，基极与脉冲生成模块连接。

在上述的电路中，所述第一电控开关的受控端通过一电阻连接至脉冲生成模块，所述第二电控开关的受控端通不过一电阻连接至脉冲生成模块。

为了使输出的电压和电流纹波更平滑，在该数字式多相同步整流电路的正极输出端与负极输出端之间连接一滤波电容。

在本实用新型技术方案中，所述脉冲生成模块可以为一专门设计的脉冲生成电路模块，也可以为一MCU，当然也不限于其他能实现该功能的其他方式。

本新型的技术方案，在对电压和电流倍流后，采用并联方式，使脉冲形式的电压和电流进行叠加，由于每相电的相差为360/n度，因此电压叠加后为平缓的直流电，如图7所示；叠加后的电流纹波也会相对小，其输出电流纹波只是原来的

Figure 2013205549849100002DEST_PATH_IMAGE002

，如图8所示。n的值越大，其输出的大电流的纹波越小，但是考虑到电路规模和成本，其n的值也不能无限的大。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种低电压大电流数字式多相同步整流电路，其特征在于：该电路包括n个相同的相数整流电路，所述n大于等于3，每个相数整流电路均与一脉冲生成模块连接，该脉冲生成模块向每个相数整流电路输出的脉冲控制信号之间相差360/n度；

所述相数整流电路包括m个并联的相同的同步整流单元，其中m≥2，每个同步整流单元包括：上同步整流光耦、下同步整流光耦、第一功率MOS管、第二功率MOS管、第一电感和第二电感，上同步整流光耦的输出端通过一电阻连接至第一功率MOS管的栅极，下同步整流光耦的输出端通过一电阻连接至第二功率MOS管的栅极；第一电感的一端连接至该同步整流单元正极输出端，另一端连接至第一功率MOS管的源级和变压器次级线圈的一个输出端，第二电感的一端连接至该同步整流单元的正极输出端，另一端连接至第二功率MOS管的漏级和变压器次级线圈的另一个输出端，第一功率MOS管的漏极和第二功率MOS管的源级连接至该同步整流单元的负极输出端；相数整流电路的第一同步整流单元的上同步整流光耦的二极管正极端连接电源VCC，第m同步整流单元的上同步整流光耦的二极管负极端通过第一电控开关接地，第一电控开关的受控端与脉冲生成模块连接；相数整流电路的第一同步整流单元的下同步整流光耦的二极管正极端连接电源VCC，第m同步整流单元的下同步整流光耦的二极管负极端通过第二电控开关接地，第二电控开关的受控端与脉冲生成模块连接，且第一电控开关的控制信号的电平与第二电控开关的控制信号电平相反；

2.根据权利要求1所述的低电压大电流数字式多相同步整流电路，其特征在于：所述n为3的整数倍。

3.根据权利要求1或2所述的低电压大电流数字式多相同步整流电路，其特征在于：所述第一电控开关和第二电控开关为均为一NPN型晶体管；

所述第一NPN型晶体管的集电极与第m同步整流单元的上同步整流光耦的二极管负极端，发射级接地，基极与脉冲生成模块连接；

所述第二NPN型晶体管的集电极与第m同步整流单元的下同步整流光耦的二极管负极端，发射极接地，基极与脉冲生成模块连接。

4.根据权利要求1或2所述的低电压大电流数字式多相同步整流电路，其特征在于：所述第一电控开关的受控端通过一电阻连接至脉冲生成模块，所述第二电控开关的受控端通过一电阻连接至脉冲生成模块。

5.根据权利要求1或2所述的低电压大电流数字式多相同步整流电路，其特征在于：该数字式多相同步整流电路的正极输出端与负极输出端之间连接一滤波电容。

6.根据权利要求1或2所述的低电压大电流数字式多相同步整流电路，其特征在于：脉冲生成模块为一MCU。