CN204103788U - 一种整流电路、dc/dc变换器及供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种整流电路、DC/DC变换器及供电装置，其中的整流电路通过采集整流电路的整流输出信号与第一基准信号进行比较，根据比较结果确定是否输出驱动电压给第一MOS管和第二MOS管的栅极。当整流输出信号大于或等于第一基准信号时，驱动第一MOS管和第二MOS管，即进入同步整流方式。反之，则不输出驱动电压给第一MOS管和第二MOS管，由于在MOS管中存在有寄生二极管，当两个MOS管没有被驱动时，两个MOS管中的寄生二极管进行工作，即进入全波整流方式。因此，采用本实用新型的上述方案，能够综合全波整流和同步整流两种方式的优势，在输出电流小时可以避免出现负电流，在输出电流大时可以降低损耗。

Description

一种整流电路、DC/DC变换器及供电装置

技术领域

本实用新型涉及电器控制领域。具体地说涉及一种整流电路、DC/DC变换器及供电装置。 

背景技术

整流电路是指将交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。其中整流主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分，变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。 

目前，整流电路主要包括两种：图1所示的全波整流与图2所示的同步整流。全波整流技术：运用二极管的单向导通性进行整流，其结构简单，但是损耗大，效率低。同步整流技术：运用MOS管代替二极管作为整流通道，其损耗小于全波整流电路。同样以目前DM或者EV车型为例，规格14VDC/100A。若采用如图1所示的全波整流方案，损耗在P＝U*I＝1.4*100＝140W。若采用如图2所示的同步整流方案，损耗在P＝I*I*R＝100*100*1.2/1000＝12W，其中低压MOS管的内阻一般在几mΩ。显然，同步整流方案的损耗要比全波整流方案的损耗小的多。据统计，同步整流可以提高5个百分点的效率。但是同步整流也带来了很多难于解决的问题，主要为负电流：如果整流电路对接的蓄电池(负载)电压高于整流电路的输出电压，则会导致负电流的产生从而导致整流电路被损坏。 

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的整流电路或者 效率低或者存在负电流，从而提供一种能够综合全波整流和同步整流两种整流方式优点的整流电路，同时还提供一种包含该整流电路的DC/DC变换器及供电装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下方案： 

本实用新型提供一种整流电路，包括： 

第一MOS管、第二MOS管和比较驱动电路；其中，所述第一MOS管的漏极与第一整流输入端连接，所述第一MOS管的源极与第二整流输出端连接；所述第二MOS管的漏极与第二整流输入端连接，所述第二MOS管的源极与第二整流输出端连接；所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极相连； 

所述比较驱动电路包括采样电路、比较电路和驱动电路；其中： 

所述采样电路，用于采集第一整流输出端输出的整流输出信号； 

所述比较电路，其包括第一比较输入端、第二比较输入端和输出端，所述第一比较输入端接收所述采样电路采集到的所述整流输出信号，所述第二比较输入端接收第一基准信号，所述比较电路用于在所述第一比较输入端接收到的信号大于或等于所述第二比较输入端接收到的信号时输出高电平信号； 

所述驱动电路，与所述比较电路的输出端连接，其用于在所述比较电路的输出端输出高电平信号时，向所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极输出驱动电压。 

上述的整流电路中，所述比较电路还包括第三比较输入端，所述第二比较输入端用于接收第二基准信号,所述第三比较输入端用于接收第三基准信号； 

当所述第一比较输入端接收到的信号小于所述第二比较输入端接收到的信号时，所述比较电路的输出端输出第一电平信号； 

当所述第一比较输入端接收到的信号大于或等于所述第三比较输入端接收到的信号时，所述比较电路的输出端输出第二电平信号； 

当所述第一比较输入端接收到的信号大于或等于所述第二比较输入端接收到的信号并小于所述第三比较输入端接收到的信号时，所述比较电路的输 出端输出第三电平信号； 

所述驱动电路，用于在所述比较电路的输出端输出第一电平信号时不输出驱动电压，在所述比较电路的输出端输出第二电平信号时输出驱动电压，在所述比较电路的输出端输出第三电平信号时，保持当前输出状态。 

上述的整流电路中，所述第一整流输出端与所述第二整流输出端之间连接有电容C002。 

上述的整流电路中，第三整流输出端与电容C002之间连接有电感连接有电感L002。 

本实用新型还提供一种DC/DC变换器，包括上述的整流电路，以及： 

变换电路，用于将DC/DC变换器的输入端输入的直流电转换为交流电后由变换电路的第一输出端和第二输出端输出； 

变压器，其初级线圈的第一输入端和第二输入端分别与所述变换电路的第一输出端和所述变换电路的第二输出端连接； 

所述整流电路的第一整流输入端与变压器次级线圈的高电压输出端连接，所述整流电路的第二整流输入端与变压器次级线圈的低电压输出端连接，所述整流电路的第三整流输出端与变压器次级线圈的公共端连接。 

上述的DC/DC变换器中，所述变换电路包括第一晶体管Q001、第二晶体管Q002、第三晶体管Q003、第四晶体管Q004组成的桥式变换电路，其中所述第一晶体管Q001的源极与所述第三晶体管Q003的源极连接后作为变换电路的第一输入端，所述第二晶体管Q002的漏极与所述第四晶体管Q004的漏极连接后作为变换电路的第二输入端，所述第一晶体管Q001的漏极和所述第二晶体管Q002的源极连接后作为变换电路的第一输出端，所述第三晶体管Q003的漏极和所述第四晶体管Q004的源极连接后作为变换电路的第二输出端。 

上述的DC/DC变换器中，在所述变换电路的第一输出端与变压器初级线圈的第一输入端之间连接有谐振电感L001。 

上述的DC/DC变换器中，在所述变换电路的第一输出端与变压器初级线圈的第一输入端之间连接有电容C001。 

本实用新型还提供一种供电装置，包括上述的DC/DC变换器以及电池包，所述电池包的正极和负极分别与DC/DC变换器中变换电路的第一输入端和第二输入端连接。本实用新型提供的与现有技术相比至少具有以下有益效果： 

(1)本实用新型所述的整流电路、DC/DC变换器及供电装置，其中的整流电路通过采集整流电路的整流输出信号与第一基准信号进行比较，根据比较结果确定是否输出驱动电压给第一MOS管和第二MOS管的栅极。当整流输出信号大于或等于第一基准信号时，驱动第一MOS管和第二MOS管，即进入同步整流方式。反之，则不输出驱动电压给第一MOS管和第二MOS管，由于在MOS管中存在有寄生二极管，当两个MOS管没有被驱动时，两个MOS管中的寄生二极管进行工作，即进入全波整流方式。因为负电流出现时，一定是在整流输出信号小于第一基准信号时，而此时采用的是全波整流方式，根据寄生二极管单向导通的特性，可以避免负电流的出现。而当整流输出信号大于第一基准信号，即输出电流较大时，所采用的是同步整流方式，此时可以降低损耗。因此，采用本实用新型的上述方案，能够综合全波整流和同步整流两种方式的优势，在输出电流小时可以避免出现负电流，在输出电流大时可以降低损耗。 

(2)本实用新型所述的整流电路、DC/DC变换器及供电装置，其中的整流电路中，比较电路可以设置两个基准信号的输入端，即第二基准信号和第三基准信号的输入端。由于在对整流输出信号进行采集时可能会出现偏差，因此在判断整流输出信号与基准信号之间的关系时，如果只设定一个判定条件，可能会导致判定结果出现较大波动，从而影响到驱动电压的输出，导致驱动电压处于多次开启、关断的情况。而通过本实用新型的上述方案，设置两个基准信号，在同步整流和全波整流的判定条件之间设置一个缓冲的区域，当整流输出信号小于第二基准信号时，不驱动第一MOS管和第二MOS管，当整流输出信号大于或等于第三基准信号时，驱动第一MOS管和第二MOS管，而当整流输出信号在第二基准信号和第三基准信号之间时，驱动电压保持当前状态，能够有效避免上述问题。 

(3)本实用新型所述的整流电路、DC/DC变换器及供电装置，其中的 整流电路中，在所述第一整流输出端与所述第二整流输出端之间连接有滤波电容C002，第一整流输出端与第三整流输出端之间连接有续流电感L002连接有续流电感L002。通过连接滤波电容，利用其充放电的特性，可以使整流后输出的信号更加稳定平滑。通过连接续流电感用于能量的储存和传递，续流电感可以在回路突然断电时释放能量，起到缓冲作用。 

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中： 

图1为现有技术中全波整流方案的电路连接关系示意图； 

图2为现有技术中同步整流方案的电路连接关系示意图； 

图3为本实用新型实施例一所述整流电路的电路连接关系示意图； 

图4为本实用新型实施例二所述整流电路的电路连接关系示意图； 

图5为本实用新型实施例三所述DC/DC变换器电路连接关系示意图； 

图6为本实用新型实施例三所述供电装置电路连接关系示意图。 

具体实施方式

实施例一

本实施例提供一种整流电路，如图3所示，包括：第一MOS管Q005、第二MOS管Q006和比较驱动电路.其中，所述第一MOS管Q005的漏极与第一整流输入端01连接，所述第一MOS管Q005的源极与第二整流输出端04连接；所述第二MOS管Q006的漏极与第二整流输入端02连接，所述第二MOS管Q006的源极与所述第二整流输出端连接04相连；所述第一MOS管Q005的源极与所述第二MOS管Q006的源极相连。 

所述比较驱动电路包括采样电路、比较电路和驱动电路；其中： 

所述采样电路，用于采集第一整流输出端03输出的整流输出信号。所述比较电路，其包括第一比较输入端I1、第二比较输入端I2和输出端OU1， 所述第一比较输入端I1接收所述采样电路采集到的所述整流输出信号，所述第二比较输入端I2接收第一基准信号，所述比较电路用于在所述第一比较输入端I1接收到的信号大于或等于所述第二比较输入端I2接收到的信号时输出高电平信号。所述驱动电路，与所述比较电路的输出端OU1连接，其用于在比较电路的输出端OU1输出高电平信号时，向所述第一MOS管Q005的栅极和所述第二MOS管Q006的栅极输出驱动电压。其中所述驱动电路可以具有两个驱动电压输出端OU2和OU3，分别向第一MOS管Q005和第二MOS管Q006输出驱动电压。如果两个MOS管的驱动电压相同的话，所述驱动电路也可以只具有一个驱动电压输出端，同时与第一MOS管Q005和第二MOS管Q006的栅极连接。上述的电流采样电路、比较电路和驱动电路均为较常用的硬件电路，本实施例中不再详述。 

从图3中可以看出，第一MOS管Q005和第二MOS管Q006内部均包括一寄生二极管。当两个MOS管的栅极接收到驱动电压时，两个MOS管均可以正常工作，则该整流电路的工作状态与图2中所示的同步整流方案相同。当两个MOS管的栅极接收不到驱动信号时，两个MOS管虽然不能正常工作，但是由于寄生二极管的存在，两个MOS管的工作状态相当于两个二极管，因此该整流电路的工作状态与图1中所示的全波整流方案相同。 

本实施例中的上述方案中，当整流输出信号大于或等于第一基准信号时，驱动第一MOS管和第二MOS管，即进入同步整流方式。反之，则不输出驱动信号给第一MOS管和第二MOS管，即进入全波整流方式。因为负电流出现时，一定是在整流输出信号小于第一基准信号时，而此时采用的是全波整流方式，根据寄生二极管单向导通的特性，可以避免负电流的出现。而当整流输出信号大于第一基准信号时，即输出电流较大时，所采用的是同步整流方式，此时可以降低损耗。本实施例中的所述第一基准信号的选择，取决于其应用时的实际情况，根据与其对接的蓄电池或者外接电路的输出信号来设定。因为当其对接的蓄电池或者外接电路的输出信号大于整流输出信号时，会产生负电流。 

综上所述，采用本实用新型的上述方案，能够综合全波整流和同步整流 两种方式的优势，在输出电流小时可以避免出现负电流，在输出电流大时可以降低损耗。 

另外，针对图3中所示的第一MOS管Q005和第二MOS管Q006，驱动电压应为高电平。在实际电路设计时，根据所选的MOS管的型号和规格不同，驱动电压也可以根据实际情况进行调整。例如，P沟道MOS管导通时需要栅极电压小于源极电压，此时驱动电压可以调整为低电平。 

实施例2

本实施例提供的整流电路，如图4所示，在实施例1的基础上，所述比较电路包括： 

所述比较电路还包括第三比较输入端I3，所述第二比较输入端I2用于接收第二基准信号,所述第三比较输入端I3用于接收第三基准信号。当所述第一比较输入端I1接收到的信号小于所述第二比较输入端I2接收到的信号时，所述比较电路的输出端OU1输出第一电平信号。当所述第一比较输入端I1接收到的信号大于或等于所述第三比较输入端I3接收到的信号时，所述比较电路的输出端OU1输出第二电平信号。当所述第一比较输入端I1接收到的信号大于或等于所述第二比较输入端I2接收到的信号并小于所述第三比较输入端I3接收到的信号时，所述比较电路的输出端OU1输出第三电平信号。 

所述驱动电路，用于在所述比较电路的输出端OU1输出第一电平信号时不输出驱动电压，在所述比较电路的输出端OU1输出第二电平信号时输出驱动电压，在所述比较电路的输出端OU1输出第三电平信号时，保持当前输出状态。 

由于在对整流输出信号进行采集时可能会出现偏差，因此在判断整流输出信号与基准信号之间的关系时，如果只设定一个判定条件，可能会导致判定结果出现较大波动，从而影响到驱动电压的输出，导致驱动电压处于多次开启、关断的情况。而通过设置两个基准信号，在同步整流和全波整流的判定条件之间设置一个缓冲的区域，当整流输出信号小于第二基准信号时，不驱动第一MOS管Q005和第二MOS管Q006，当整流输出信号大于或等于第三 基准信号时，驱动第一MOS管Q005和第二MOS管Q006，而当整流输出信号在第二基准信号和第三基准信号之间时，驱动电压保持当前状态，能够有效避免上述问题。 

所述第二基准信号和所述第三基准信号的选择，可以根据不同型号和规格的车型通过进行大量实验的方式进行标定后确定。对于本实用新型背景技术中所采用的例子，即DM或EV车型，规格14DVC/100A，此时可以选择所述第二基准信号为10A，所述第三基准信号为30A。 

如图4所示，所述第一整流输出端03与所述第二整流输出端04之间连接有外接电路，优选在所述第一整流输出端03与所述第二整流输出端04之间连接有电容C002，所述电容C002为滤波电容。并且在在所述第三整流输出端05与电容C002之间连接有电感连接有电感L002，所述电感L002为续流电感。通过连接滤波电容，利用其充放电的特性，可以使整流后输出的信号更加稳定平滑。通过连接续流电感用于能量的储存和传递，续流电感可以在回路突然断电时释放能量，起到缓冲作用。 

实施例3

本实施例提供一种DC/DC变换器，包括实施例1或实施例2中提供的整流电路，以及： 

变换电路，用于将DC/DC变换器的输入端输入的直流电转换为交流电后由变换电路的第一输出端和第二输出端输出。 

变压器，其初级线圈的第一输入端和第二输入端分别与所述变换电路的第一输出端和所述变换电路的第二输出端连接。 

所述整流电路的第一整流输入端01与所述变压器次级线圈的高电压输出端31连接，第二整流输入端02与所述变压器次级线圈的低电压输出端连接，第三整流输出端05与所述变压器次级线圈的公共端连接。 

本实施例中采用的变换电路，如图5所示，包括第一晶体管Q001、第二晶体管Q002、第三晶体管Q003、第四晶体管Q004组成的桥式变换电路，其中所述第一晶体管Q001的源极与所述第三晶体管Q003的源极连接后作为变 换电路的第一输入端11，所述第二晶体管Q002的漏极与所述第四晶体管Q004的漏极连接后作为变换电路的第二输入端12，所述第一晶体管Q001的漏极和所述第二晶体管Q002的源极连接后作为变换电路的第一输出端，所述第三晶体管Q003的漏极和所述第四晶体管Q004的源极连接后作为变换电路的第二输出端。 

优选地，在所述变换电路的第一输出端与变压器的初级线圈的第一输入端之间连接有谐振电感L001。在所述变换电路的第一输出端与所述初级线圈的第一输入端之间连接有电容C001。 

图5所述的电路中，所述变换电路的第一输入端11和第二输入端12用于与直流电压的正负极连接，直流电压经过所述变换电路之后变换为交流电压，交流电压经过变压器进行降压处理后由实施例1或实施例2所述的整流电路进行整流。 

进一步地，本实施例还提供一种供电装置，如图6所示，包括上述的DC/DC变换器以及电池包，所述电池包作为直流电压，其正极和负极分别与DC/DC变换器中变换电路的第一输入端和第二输入端连接。 

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。 

Claims (9)

1.一种整流电路，其特征在于，包括： 

第一MOS管、第二MOS管和比较驱动电路；其中，所述第一MOS管的漏极与第一整流输入端连接，所述第一MOS管的源极与第二整流输出端连接；所述第二MOS管的漏极与第二整流输入端连接，所述第二MOS管的源极与第二整流输出端连接；所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极相连； 

所述比较驱动电路包括采样电路、比较电路和驱动电路；其中： 

所述采样电路，用于采集第一整流输出端输出的整流输出信号； 

所述比较电路，其包括第一比较输入端、第二比较输入端和输出端，所述第一比较输入端接收所述采样电路采集到的所述整流输出信号，所述第二比较输入端接收第一基准信号，所述比较电路用于在所述第一比较输入端接收到的信号大于或等于所述第二比较输入端接收到的信号时输出高电平信号； 

所述驱动电路，与所述比较电路的输出端连接，其用于在所述比较电路的输出端输出高电平信号时，向所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极输出驱动电压。 

2.根据权利要求1所述的整流电路，其特征在于： 

所述比较电路还包括第三比较输入端，所述第二比较输入端用于接收第二基准信号,所述第三比较输入端用于接收第三基准信号； 

当所述第一比较输入端接收到的信号小于所述第二比较输入端接收到的信号时，所述比较电路的输出端输出第一电平信号； 

当所述第一比较输入端接收到的信号大于或等于所述第三比较输入端接收到的信号时，所述比较电路的输出端输出第二电平信号； 

当所述第一比较输入端接收到的信号大于或等于所述第二比较输入端接收到的信号并小于所述第三比较输入端接收到的信号时，所述比较电路的输出端输出第三电平信号； 

所述驱动电路，用于在所述比较电路的输出端输出第一电平信号时不输 出驱动电压，在所述比较电路的输出端输出第二电平信号时输出驱动电压，在所述比较电路的输出端输出第三电平信号时，保持当前输出状态。 

3.根据权利要求1所述的整流电路，其特征在于： 

所述第一整流输出端与所述第二整流输出端之间连接有电容C002。 

4.根据权利要求3所述的整流电路，其特征在于： 

第三整流输出端与电容C002之间连接有电感连接有电感L002。 

5.一种DC/DC变换器，其特征在于，包括权利要求1-4任一所述的整流电路，以及： 

变换电路，用于将DC/DC变换器的输入端输入的直流电转换为交流电后由变换电路的第一输出端和第二输出端输出； 

变压器，其初级线圈的第一输入端和第二输入端分别与所述变换电路的第一输出端和所述变换电路的第二输出端连接； 

所述整流电路的第一整流输入端与变压器次级线圈的高电压输出端连接，所述整流电路的第二整流输入端与变压器次级线圈的低电压输出端连接，所述整流电路的第三整流输出端与变压器次级线圈的公共端连接。 

6.根据权利要求5所述的DC/DC变换器，其特征在于： 

所述变换电路包括第一晶体管Q001、第二晶体管Q002、第三晶体管Q003、第四晶体管Q004组成的桥式变换电路，其中所述第一晶体管Q001的源极与所述第三晶体管Q003的源极连接后作为变换电路的第一输入端，所述第二晶体管Q002的漏极与所述第四晶体管Q004的漏极连接后作为变换电路的第二输入端，所述第一晶体管Q001的漏极和所述第二晶体管Q002的源极连接后作为变换电路的第一输出端，所述第三晶体管Q003的漏极和所述第四晶体管Q004的源极连接后作为变换电路的第二输出端。 

7.根据权利要求5或6所述的DC/DC变换器，其特征在于： 

在所述变换电路的第一输出端与变压器初级线圈的第一输入端之间连接有谐振电感L001。 

8.根据权利要求7所述的DC/DC变换器，其特征在于： 

在所述变换电路的第一输出端与变压器初级线圈的第一输入端之间连接有电容C001。 

9.一种供电装置，其特征在于，包括权利要求5-8任一所述的DC/DC变换器以及电池包，所述电池包的正极和负极分别与DC/DC变换器中变换电路的第一输入端和第二输入端连接。