CN217984873U

CN217984873U - 一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路

Info

Publication number: CN217984873U
Application number: CN202222026015.8U
Authority: CN
Inventors: 王泽伟; 梁荣林; 周波; 刘亚东; 吴光辉
Original assignee: Chongqing Meishun Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Chongqing Meishun Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2032-08-03

Abstract

本实用新型公开了一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，所述同步整流电路包括交流电源输入端、全桥电路、高边同步整流控制电路、低边同步整流控制电路和储能元件；其中，所述全桥电路采用MOS管进行整流；所述交流电源输入端分别与所述全桥电路和高边同步整流控制电路连接，所述全桥电路还分别与所述高边同步整流控制电路、低边同步整流控制电路和储能元件连接；其有益效果是：克服整流二极管带来的发热过大的问题，进而使得需要的散热片就大大减少，在降低了成本的同时，也提升了工作时的稳定性和可靠性。

Description

一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路

技术领域

本实用新型涉及充电器技术领域，具体涉及一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路。

背景技术

目前，在一些低压大功率充电器应用中，特别是一些两轮车辅助电器充电应用中。其前级整流传统的做法是用二极管进行整流(或可控硅进行整流)，将交流电变为直流电。然而，整流二极管(或可控硅)存在的问题是效率低(及损耗大)，进而发热大，特别是一些车载应用系统，其环境温度可能在50℃-75℃之间。这样的温度下，如果产品本身发热严重，那么，充电器的可控性不高。的做法是增加散热器面积或者强制风冷或者水冷，那么这样就又增加了系统成本。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，用于减少发热和降低成本。

本实用新型提供了一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，所述同步整流电路包括交流电源输入端、全桥电路、高边同步整流控制电路、低边同步整流控制电路和储能元件；其中，所述全桥电路采用MOS管进行整流；

所述交流电源输入端分别与所述全桥电路和高边同步整流控制电路连接，所述全桥电路还分别与所述高边同步整流控制电路、低边同步整流控制电路和储能元件连接。

优选地，所述全桥电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4；

所述第一MOS管Q1和第三MOS管Q3的源极与栅极之间均分别同一高边同步整流控制电路连接，所述第一MOS管Q1的漏极和所述第三MOS管Q3的漏极分别与所述储能元件的正极连接，所述第一MOS管Q1的源极还与所述交流电源输入端中的一相和所述第二MOS管Q2的漏极连接，所述第三MOS管Q3的源极还与所述交流电源输入端中的另一相和所述第四MOS管Q4的漏极连接；

所述第二MOS管Q2的源极和所述第四MOS管Q4的源极均与所述储能元件的负极连接，所述第二MOS管Q2的栅极和所述第四MOS管Q4的栅极均与所述低边同步整流控制电路连接。

优选地，所述高边同步整流控制电路包括控制芯片，所述控制芯片采用的型号为UCC24612。

优选地，所述交流电源输入端和所述高边同步整流控制电路之间还设有自举供电电路，所述自举供电电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第三电容C3、第二电阻R2和第六电阻R6；

所述交流电源输入端中的一相与所述第一电容C1的一端连接，所述第一电容C1的另一端分别与所述第二电阻R2的一端和第二二极管D2的阳极连接，所述第二二极管D2的阴极通过所述第六电阻R6分别与所述控制芯片的一引脚和第三电容C3的一端连接，所述第三电容C3的另一端与所述控制芯片的另一引脚连接；

所述交流电源输入端中的另一相通过所述第一二极管D1与所述第二电阻R2的另一端连接。

优选地，所述低边同步整流控制电路包括两路过零检测电路和两路驱动电路，其中一路所述过零检测电路通过其中一路驱动电路与所述第四MOS管Q4的栅极连接；

其中另一路所述过零检测电路通过另一路驱动电路与所述第二MOS管Q2的栅极连接。

优选地，所述驱动电路包括一三极管和放大器；

所述三极管的集电极通过一电阻与对应MOS管的栅极连接，所述三极管的发射极与VCC连接，所述三极管的基极与放大器的输出端连接，所述放大器的输入端连接对应的过零检测电路。

优选地，所述第二MOS管Q2的栅极与第二MOS管Q2的漏极之间还设有电阻。

本实用新型的有益效果为：

利用MOSFET代替整流二极管(或可控硅)做成同步整流，实现降低了损耗，从而降低了发热，克服整流二极管带来的发热过大的问题，进而使得需要的散热片就大大减少，在降低了成本的同时，也提升了工作时的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型实施例所提供的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路的连接示意图；

图2A为本实用新型实施例所提供的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路的一部分电路结构示意图；

图2B为本实用新型实施例所提供的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路的另一部分电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

如图1、图2A和图2B所示，本实用新型实施例提供了一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，所述同步整流电路包括交流电源输入端、全桥电路、高边同步整流控制电路、低边同步整流控制电路和储能元件；其中，所述全桥电路采用MOS管进行整流，且各MOS管的内阻选取的范围为5毫欧-10毫欧；

实施时，所述交流电源输入端采用工频变压器或发电机；在本实施例中，一相是A相，另一相是B相；储能元件即为图中的C11,通过在后端连接电容，用于平滑整流后脉动的直流，其电容越大，后端电压越平滑；

其中，所述全桥电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4；

所述第二MOS管Q2的源极和所述第四MOS管Q4的源极均与所述储能元件的负极连接，所述第二MOS管Q2的栅极和所述第四MOS管Q4的栅极均与所述低边同步整流控制电路连接；

在本实施例中，所述高边同步整流控制电路(即图1中的高边同步整流控制)包括两路，均包括控制芯片，所述控制芯片采用的型号为UCC24612；

所述交流电源输入端和所述高边同步整流控制电路之间还设有自举供电电路，所述自举供电电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第三电容C3、第二电阻R2和第六电阻R6；

结合附图，本实施例以IC2和IC3为核心的电路单元分别组成高边同步整流。(下面以其中一组IC2为核心的单元进行说明)

1、当A相为负(低)B相为正(高)时，通过D1、R2对C1充电。当A相为高时，C1就有一个高于A相的悬浮电压，这样它就可以通过D2和R6对C3充电，C3有电后，IC2就有电源电压，这样IC2就可以工作。这种方式叫自举式供电方式；这样由于Q1和Q3在电路中是置于正端，那么驱动Q1和Q3芯片的电源电压务必要高于V+，因此必须要用自举的方式。当A相为低时，C1被充电，当A相为高时，C1上的电压自然就高于A相，这样C1就能通过D2和R6对C3进行充电，C3一旦有电压，那么IC2就有电压，一旦IC2有电压，那么Q1就能在条件满足时导通。

2、IC2是同步整流芯片，当芯片的2脚电压高于5脚电压时，1脚驱动MOS管Q1工作，Q1工作后，形成低内阻，减少损耗，降低系统发热。

3、当芯片的2脚电压低于5脚电压时，IC2的1脚不驱动Q1，Q1不工作，所以C1电压不能倒流回输入端。

4、IC3的工作原理与IC2一样，当A相为高B相为低时，Q1导通，Q3不导通，当A相为低B相为高时，Q1不导通，Q3导通，这样模拟了二极管整流桥上半部分工作。

所述低边同步整流控制电路(即图1中的低边同步整流控制)包括两路过零检测电路和两路驱动电路，其中一路所述过零检测电路通过其中一路驱动电路与所述第四MOS管Q4的栅极连接；

需要说明的是，本实施例以其中一路过零检测电路和驱动电路进行说明，更为具体的连接关系参见具体的附图，各附图通过引脚标记进行连接；

所述驱动电路包括一三极管和放大器；

所述三极管的集电极通过一电阻与对应MOS管的栅极连接，所述三极管的发射极与VCC连接，所述三极管的基极与放大器的输出端连接，所述放大器的输入端连接对应的过零检测电路；

在本实施例中，其中一路驱动电路包括三极管Q5和放大器IC1A，对应的MOS管为所述第四MOS管Q4；其中另一路驱动电路包括三极管Q6和放大器IC1B，对应的MOS管为所述第二MOS管Q2；

通过IC1A单元和IC1B单元为核心组成的电路是下管的同步整流电路。(以其中一组IC1A单元进行说明)

其中一路过零检测电路通过R10、R11、D5和D6组成，当B相处于负时，IC1A的3脚电压低于2脚电压，IC1A的1脚电压为低，Q5导通，Q5导通后驱动Q4导通，完成同步整流；若B相为正时，3脚电压高于2脚电压，Q5不导通，Q4不导通(另一相分析同理)；

另一路所述过零检测电路通过R15、R16、D7和D8组成，其工作过程，与前述分析类似，在此不再赘述；

所述第二MOS管Q2的栅极与第二MOS管Q2的漏极之间还设有电阻。

本实施例采用MOS管Q1-Q4替代整流二极管作为全桥整流电路；工作时，当A相为正B相为负时，对应Q1和Q4导通，Q2和Q3不通，在Q1和Q4导通时，降低了损耗，因此发热减少；当B相为正A相为负时，对应Q2和Q3导通，Q1和Q4不通，在Q2和Q3导通时，降低了损耗，因此发热减少。

同时，为便于更好地说明本技术方案，发明人还进行了MOSFET代替整流二极管方案的对比，情况如下：

在大电流情况下，整流二极管的压降是1V-1.5V(电流越大，压降越大，最大是1.5V)。取1.2V，那么通过10A的电流时，二极管的损耗Pd是：Pd＝1.2V*10A＝12W。

若将整流二极管换为MOS管，假如选用MOS的内阻是10毫欧(通常选用5毫欧到10毫欧的MOS管)，那么MOS管上的损耗是：Pd＝10A*10A*10毫欧＝1W

通过计算对比，损耗降低了10倍左右，因此，需要的散热片就大大减少。降低了系统发热，大大提高了系统的稳定性和可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims

1.一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，其特征在于，所述同步整流电路包括交流电源输入端、全桥电路、高边同步整流控制电路、低边同步整流控制电路和储能元件；其中，所述全桥电路采用MOS管进行整流；

2.根据权利要求1所述的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，其特征在于，所述全桥电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4；

3.根据权利要求2所述的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，其特征在于，所述高边同步整流控制电路包括控制芯片，所述控制芯片采用的型号为UCC24612。

4.根据权利要求3所述的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，其特征在于，所述交流电源输入端和所述高边同步整流控制电路之间还设有自举供电电路，所述自举供电电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第三电容C3、第二电阻R2和第六电阻R6；

5.根据权利要求4所述的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，其特征在于，所述低边同步整流控制电路包括两路过零检测电路和两路驱动电路，其中一路所述过零检测电路通过其中一路驱动电路与所述第四MOS管Q4的栅极连接；

6.根据权利要求5所述的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，其特征在于，所述驱动电路包括一三极管和放大器；

7.根据权利要求6所述的一种适用于低压交流的高效全桥同步整流电路，其特征在于，所述第二MOS管Q2的栅极与第二MOS管Q2的漏极之间还设有电阻。