CN219535908U - 一种开关管整流电路、驱动芯片及控制器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种开关管整流电路、驱动芯片及控制器。该开关管整流电路包括第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件、第一电源线、第二电源线、第一输出端、第二输出端、检测单元和控制单元；第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件中至少有一个是整流可控开关管；检测单元与第一电源线和/或所述第二电源线电连接，检测单元输出端与控制单元输入端电连接，控制单元至少一端与整流可控开关管的控制端电连接。该开关管整流电路的控制方法简单、成本低。

Description

一种开关管整流电路、驱动芯片及控制器

【技术领域】

本实用新型涉及整流技术领域，尤其涉及一种开关管整流电路、驱动芯片及控制器。

【背景技术】

AC/DC电源的输入端连接于电网，通过采用整流电路进行整流，而后再进行功率变换；另外，对于直流输入电源，考虑其正负极性不限定连接使用，会采用整流电路进行极性矫正，而后再进行功率变换。

上述的整流电路通常由4个二极管构成，优点是结构简单可靠，缺点是效率低，发热大。市场上通常使用MOS管代替二极管来降低损耗，并采用专用芯片对MOS管进行控制，但是目前的控制方式成本较高，大范围推广阻力大。

【实用新型内容】

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种开关管整流电路，至少其中一个整流器件为整流可控开关管，该整流可控开关管的控制方式简单，驱动成本低。

为解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

一种开关管整流电路，包括第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件、第一电源线、第二电源线、第一输出端、第二输出端、检测单元和控制单元；

其中，所述第一整流器件第一端能够与所述第一电源线电连接，所述第一整流器件第二端与所述第一输出端电连接；所述第二整流器件第一端能够与所述第二电源线电连接，所述第二整流器件第二端与所述第一输出端电连接；所述第三整流器件第一端能够与所述第一电源线电连接，所述第三整流器件第二端与所述第二输出端电连接；所述第四整流器件第一端能够与所述第二电源线电连接，所述第四整流器件第二端与所述第二输出端电连接；

所述第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件中至少有一个是整流可控开关管，所述整流可控开关管包括控制端；

所述检测单元与所述第一电源线和/或所述第二电源线电连接；所述检测单元输出端与所述控制单元输入端电连接，所述控制单元输出端与所述整流可控开关管的控制端电连接。

该开关管整流电路包括至少一个整流可控开关管，通过检测单元能够实现对输入电源(第一电源线和/或第二电源线)的电压状态的检测，进而将该电压状态发送至控制单元，控制单元根据该电压状态实现对整流可控开关管的控制，控制简单。

本申请实施例还提供了一种驱动芯片，适用于驱动开关管整流电路中的整流可控开关管，所述开关管整流电路的输入端与第一电源线和第二电源线电连接，所述驱动芯片包括至少部分检测单元和控制单元；所述检测单元能够与所述第一电源线和/或所述第二电源线电连接；所述检测单元输出端与所述控制单元输入端电连接，所述控制单元输出端与所述整流可控开关管的控制端电连接。

该驱动芯片集成控制单元和至少部分检测单元，并通过检测单元实现对输入电源(第一电源线和/或第二电源线)的电压状态的检测，进而将该电压状态发送至控制单元，控制单元根据该电压状态实现对整流可控开关管的控制，控制简单。

本申请实施例还提供了一种控制器，包括上述驱动芯片和整流单元；所述整流单元包括第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件；所述第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件中至少有一个是整流可控开关管，所述整流可控开关管包括控制端；其中，所述第一整流器件第一端能够与第一电源线电连接，所述第一整流器件第二端与所述整流单元的第一输出端电连接；所述第二整流器件第一端能够与第二电源线电连接，所述第二整流器件第二端与所述第一输出端电连接；所述第三整流器件第一端能够与所述第一电源线电连接，所述第三整流器件第二端与所述整流电路的第二输出端电连接；所述第四整流器件第一端能够与所述第二电源线电连接，所述第四整流器件第二端与所述第二输出端电连接；

所述驱动芯片的检测单元与所述第一电源线和/或第二电源线电连接；所述驱动芯片的控制单元与所述整流可控开关管的控制端电连接。

该控制器使用本申请提供的驱动芯片进行整流单元的同步整流控制，效率高，控制简单。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例提供的一种开关管整流电路的示意框图；

图2a为本实用新型另一实施例提供的一种开关管整流电路的示意图；

图2b为本实用新型另一实施例提供的一种开关管整流电路的示意图；

图2c为本实用新型另一实施例提供的一种开关管整流电路的示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的一种开关管整流电路的示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的一种开关管整流电路的示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的控制器的电路示意框图；

图6为本实用新型另一实施例提供的一种开关管整流电路的示意图；

图7为本实用新型一实施例提供的一种包括驱动芯片的开关管整流电路的示意图；

图7a为本实用新型另一实施例提供的一种包括驱动芯片的开关管整流电路的示意图；

图7b为本实用新型另一实施例提供的一种包括驱动芯片的开关管整流电路的示意图；

图8为本实用新型一实施例提供的一种驱动芯片的示意图；

图9为本实用新型另一实施例提供的一种驱动芯片的示意图；

图10为本实用新型另一实施例提供的一种驱动芯片的示意图；

图11为本实用新型另一实施例提供的一种驱动芯片的示意图；

图12为本实用新型另一实施例提供的一种包含开关电源控制的驱动芯片的示意图；

图13为本实用新型一实施例提供的一种包括上述驱动芯片的控制器的框图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。电连接包括直接电连接和间接电连接。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

整流单元广泛运用在各种需要进行整流的交流输入场合，当然也可以运用在直流输入电源中实现防呆插接；一般整流单元由4个二极管构成，但由4个二极管构成的整流单元效率低。为了提高整流单元的效率，使用可控开关管替代二极管的同步整流技术运用而生；然而如何实现对整流单元中的可控开关管的控制是亟待解决的技术问题。为方便描述，本申请将替代整流单元二极管的可控开关管成为整流可控开关管。

基于此，本申请实施例提供了一种开关管整流电路，如图1所示，包括第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13、第四整流器件14、第一电源线L1、第二电源线L2、第一输出端Vout+、第二输出端Vout-、检测单元15和控制单元16；

其中，第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13和第四整流器件14组成整流单元；第一整流器件11第一端能够与第一电源线L1电连接，第一整流器件11第二端与第一输出端Vout+电连接；第二整流器件12第一端能够与第二电源线L2电连接，第二整流器件12第二端与第一输出端Vout+电连接；第三整流器件13第一端能够与第一电源线L1电连接，第三整流器件13第二端与第二输出端Vout-电连接；第四整流器件14第一端能够与第二电源线L2电连接，第四整流器件14第二端与第二输出端Vout-电连接；

第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13、第四整流器件14中至少有一个是整流可控开关管，所述整流可控开关管包括控制端；

检测单元15与第一电源线L1和/或第二电源线L2电连接，用于检测第一电源线L1和/或第二电源线L2的电压状态；检测单元15输出端与控制单元16输入端电连接，控制单元16输出端与整流可控开关管的控制端电连接，控制单元16接收检测单元15输出的电压状态并根据所述电压状态控制所述整流可控开关管的工作状态。

具体的，第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态包括：

状态1：第一电源线为低电位、第二电源线为高电位；当该开关管整流电路用于对交流电整流时，如图1所示，对应为交流电VIN的负半周；当该开关管整流电路用于接入直流电时，第二电源线L2与该直流电高电位端电连接，而第一电源线L1与该直流电低电位端电连接。

状态2：第一电源线为高电位、第二电源线为低电位；当该开关管整流电路用于对交流电整流时，如图1所示，对应为交流电VIN的正半周；当该开关管整流电路用于接入直流电时，第一电源线L1与该直流电高电位端电连接，而第二电源线L2与该直流电低电位端电连接。

检测单元15能够检测到第一电源线L1和第二电源线L2的电压。当处于状态1时，检测单元15将第一电源线为低电位，第二电源线为高电位的电压状态发送到控制单元16，控制单元16根据该电压状态控制第二整流器件12和第三整流器件13导通、控制第一整流器件11和第四整流器件14截止。当处于状态2时，检测单元15将第一电源线为高电位，第二电源线为低电位的电压状态发送到控制单元16，控制单元16根据该电压状态控制第二整流器件12和第三整流器件13截止、控制第一整流器件11和第四整流器件14导通。其中，第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13、第四整流器件14中为二极管的整流器件被动导通或截止，而第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13、第四整流器件14中为整流可控开关管的整流器件由控制单元16控制其导通或截止。

在一个实施例中，如图1所示，检测单元15包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管K1和第二开关管K2；第一电阻R1和第一开关管K1串联在供电端VCC和第一电源线L1之间，第二电阻R2和第二开关管K2串联在供电端VCC和第二电源线L2之间；第一电阻R1和第一开关管K1的公共端、第二电阻R2与第二开关管K2的公共端分别与控制单元16电连接；随着第一电源线和第二电源线的电位变化，开关管K1、K2的工作状态(导通或截止)发生变化，进而导致“第一电阻R1和第一开关管K1的公共端”与“第二电阻R2与第二开关管K2的公共端”的电位发生变化，从而能将第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态发送至控制单元16，控制单元16再根据该电压状态对整流可控开关管进行控制。

在一个实施例中，当所述电压状态为第一电源线L1为低电位、第二电源线L2为高电位时，第一开关管K1导通、第二开关管K2截止，检测单元15发送第一检测信号至控制单元16；

当所述电压状态为第一电源线L1为高电位、第二电源线L2为低电位时，第一开关管K1截止、第二开关管K2导通，检测单元15发送第二检测信号至控制单元16；控制单元16根据所述第一检测信号和/或第二检测信号控制整流可控开关管导通或截止。图1仅以第四整流器件为整流可控开关管为例，实际使用中，第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13、第四整流器件14中的任意一个或任意多个或者全部均可以是整流可控开关管，受控制单元16控制，也即，整流可控开关管的控制逻辑由控制单元16产生。参考图5，若第二整流器件为整流可控开关管Q3、第四整流器件为整流可控开关管Q1、其它整流器件依旧为二极管，则构成半桥整流应用。而参考图6，若所有整流器件均为整流可控开关管(Q1～Q4)，则构成全桥整流应用。

进一步的，在一个实施例中，如图2a所示，第一开关管K1为二极管D11，第二开关管K2为二极管D21。其中，二极管D11的阴极与第一电源线L1电连接，二极管D11的阳极与第一电阻R1一端电连接，第一电阻R1另一端与供电端VCC电连接；二极管D21的阴极与第二电源线L2电连接，二极管D21的阳极与第二电阻R2一端电连接，第二电阻R2另一端与供电端VCC电连接；二极管D11和二极管D21的阳极分别与控制单元电连接，将第一检测信号和第二检测信号发送至控制单元。

本实施例中，当所述电压状态为第一电源线L1为低电位、第二电源线L2为高电位时，二极管D11导通、二极管D21截止，二极管D11阳极电位被拉低二极管D21阳极电位为高电位，也即，第一检测信号包括检测信息：二极管D11阳极电压低于二极管D21阳极电压；检测单元15发送第一检测信号至控制单元16，第一检测信号表征第一电源线L1低电位、第二电源线L2高电位；

当所述电压状态为第一电源线L1为高电位、第二电源线L2为低电位时，二极管D11截止、二极管D21导通，二极管D11阳极电位为高电位，二极管D21阳极电位被拉低，也即，第二检测信号包括检测信息：二极管D11阳极电压高于所述二极管D21阳极电压。检测单元15发送第二检测信号至控制单元16，第二检测信号表征第一电源线L1高电位、第二电源线L2低电位；控制单元16根据所述第一检测信号和/或第二检测信号控制整流可控开关管导通或截止。图2a以第四整流器件14为整流可控开关管(具体为带有体二极管的N-MOS管Q1)、而其它整流器件为二极管为例，当控制单元16接收到第二检测信号时，产生驱动开关管Q1导通的控制逻辑，而当控制单元16接收到第一检测信号时，不产生驱动开关管Q1导通的控制逻辑，开关管Q1截止。

本实施例中，检测单元结构简单，成本低；且采样损耗小：因为D11和D21在被采样点电压(第一电源线或第二电源线电压)较高时处于反偏截至状态，且第一电阻R1和第二电阻R2可取较高阻抗值。

另外，如图2c所示，二极管D11和D21可以替换为电阻R11和R21，即，检测单元15包括第一电阻R1、第二电阻R2、电阻R11和电阻R21；第一电阻R1和电阻R11串联在接地端GND和第一电源线L1之间，第二电阻R2和电阻R21串联在接地端GND和第二电源线L2之间；第一电阻R1和电阻R11的公共端、所述第二电阻R2与电阻R21的公共端分别与控制单元电连接；第一电阻R1和电阻R11的公共端电压和所述第二电阻R2与电阻R21的公共端电压用于表征所述第一电源线和/或所述第二电源线的电压状态。本实施例中，随着输入电压VIN变化，电阻R11和R1公共端电压和电阻R21和R2公共端电压也会随之变化，因此可以利用第一电阻R1和电阻R11的公共端电压与第二电阻R2和电阻R21的公共端电压来表征第一电源线和/或所述第二电源线的电压状态，继而控制器根据该两个公共端电压来控制整流可控开关管的通断。

检测单元15的另一个实施例如图2b所示，该实施例中，同2a所示实施例，第一开关管K1为二极管D11，第二开关管K2为二极管D21。但是二极管D11与第一电阻R1位置互换，二极管D21与第二电阻R2位置互换，其具体连接方式为：第一电阻R1一端与第一电源线L1电连接，第一电阻R1另一端与二极管D11阳极电连接，二极管D11阴极与供电端VCC电连接；第二电阻R2一端与第二电源线L2电连接，第二电阻R2另一端与二极管D21阳极电连接，二极管D21阴极与供电端VCC电连接；二极管D11和二极管D21的阳极分别与控制单元16电连接；第一检测信号包括检测信息：二极管D11阳极电压低于二极管D21阳极电压；第二检测信号包括检测信息：二极管D11阳极电压高于所述二极管D21阳极电压。控制单元16根据所述第一检测信号和/或第二检测信号控制整流可控开关管导通或截止。本实施例中，利用二极管D11/D21的高压嵌位作用，能够对与二极管D11/D21阳极相连的单元(比如控制单元16或者下文介绍的采样处理单元17)起到保护作用，使得与二极管D11/D21阳极相连的单元承担的电压不会高于供电端VCC电压和二极管D11/D21的PN节电压之和。

进一步的，在一个实施例中，如图2a/b/c所示，控制单元16产生控制逻辑，而为了实现对整流可控开关管(如开关管Q1)的有效驱动，还设置驱动单元18，驱动单元18设置在控制单元和整流可控开关管之间，以满足驱动整流可控开关管的电流能力或电压幅值。

在另一个实施例中，如图3所示，还可以设置第一开关管K1为可控开关管Q11，第二开关管K2为可控开关管Q21；可控开关管Q11和可控开关管Q21的控制端均与供电端VCC电连接。利用可控开关管Q11和Q21代替二极管D11和D21可以消除二极管压降带来的检测误差。图3以Q11和Q21均为N-MOS为例，图3中，当L1低电位、L2高电位时，Q21截止、Q11导通；当L1高电位、L2低电位时，Q21导通，Q11截止；也即，电压状态的状态1和状态2对应的第一检测信号和第二检测信号不同，因此可以控制单元可以根据接收到的第一检测信号和/或第二检测信号控制整流可控开关管的工作状态(导通或截止)。

进一步的，如图4所示，还可以设置检测单元还包括可控开关管Q12和可控开关管Q22；可控开关管Q12与第一开关管(图4为可控开关管Q11)和第一电阻R1串联，可控开关管Q22与所述第二开关管(图4为可控开关管Q21)和第二电阻R2串联。当第一开关管K1(如图4中的可控开关管Q11或者图2a中的二极管D11)导通且且第二开关管K2(如图4中的可控开关管Q21或者图2a中的二极管D21)截止时，可控开关管Q12截止以切断第一电阻R1的导通电流通道，达到降低检测损耗的效果；而当第二开关管K2(如图4中的可控开关管Q21或者图2a中的二极管D21)导通且第一开关管K1截止(如图4中的可控开关管Q11或者图2a中的二极管D11时，可控开关管Q22截止以切断第二电阻R2的导通电流通道，达到降低检测损耗的效果。

具体的，如图4所示，在一个实施例中，可控开关管Q11和可控开关管Q21为N-MOS管；可控开关管Q12和可控开关管Q22为P-MOS管；

其中，可控开关管Q11的源极与第一电阻R1一端电连接，第一电阻R1另一端与可控开关管Q12的漏极电连接，可控开关管Q12的源极与供电端VCC电连接；可控开关管Q21的源极与第二电阻R2一端电连接，第二电阻R2另一端与可控开关管Q22的漏极电连接，可控开关管Q22的源极与供电端VCC电连接；可控开关管Q11和可控开关管Q21的栅极均与供电端VCC电连接，可控开关管Q12的栅极与可控开关管Q21的源极电连接，可控开关管Q22的栅极与可控开关管Q11的源极电连接。本实施例中，当处于状态1：第一电源线为低电位、第二电源线为高电位时，Q11导通，Q21截止且Q22导通进而导致Q12栅极为高电平，因此Q12截止，避免第一电阻R1在该状态下产生损耗。同理，当处于状态2：第一电源线为高电位、第二电源线为低电位时，Q21导通，Q11截止且Q12导通进而导致Q22栅极为高电平，因此Q22截止，避第二电阻R2在该状态下产生损耗。因此，增加可控开关管Q12和Q22可以显著降低检测单元15的检测损耗。

进一步的，本申请实施例还提供了一种开关管整流电路，在上述实施例的基础上，如图2-6所示，还包括采样处理单元17；检测单元15至少通过采样处理单元17与控制单元16电连接。采样处理单元对检测单元产生的第一检测信号和/或第二检测信号进行处理得到高低电平信号，采样处理单元也可以对检测单元检测到的电压状态进行处理得到高低电平信号，并将高低电平信号输入到控制单元16，控制单元16再根据该高低电平信号控制整流可控开关管。进一步的，上述开关管整流电路还包括驱动单元18，所述控制单元17至少通过所述驱动单元18与所述整流可控开关管的控制端电连接，其中第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13和第四整流器件14可以对应不同的驱动单元184/183/182/181。驱动单元的设计按照整流可控开关管的选型确定，本申请对此不做限定。进一步的，在上述实施例中，所述整流可控开关管可以为具有体二极管的N-MOS管或者所述整流可控开关管包括一个电子开关及与该电子开关并联的外接二极管，电子开关具体可以是IGBT、三极管等。

参考上述实施例，本申请还提供了一种驱动芯片IC，如图7所示，适用于驱动开关管整流电路中的整流可控开关管，该开关管整流电路的输入端与第一电源线L1和第二电源线L2电连接。该驱动芯片IC包括至少部分检测单元15和控制单元16；检测单元15和控制单元16可参考图1-6及上述开关管整流电路实施例中的检测单元和控制单元，即，可将上述的控制单元和检测单元集成在一个芯片中得到本申请提供的驱动IC，也可以将上述的控制单元和部分检测单元集成在一个芯片中得到本申请提供的驱动IC。具体的，检测单元15能够与第一电源线L1和/或第二电源线L2电连接，用于检测第一电源线L1和/或第二电源线L2的电压状态；检测单元15与控制单元16输入端电连接，控制单元输出端与整流可控开关管的控制端电连接，控制单元接收所述电压状态并根据所述电压状态控制所述整流可控开关管的工作状态。

在一个实施例中，如图1所示，检测单元15包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管K1和第二开关管K2；所述第一电阻R1和第一开关管K1能够串联在供电端VCC和所述第一电源线L1之间，所述第二电阻R2和第二开关管K2能够串联在所述供电端VCC和所述第二电源线L2之间，供电端VCC可以是驱动芯片的电源引脚，也可以是芯片内部的某个电源端。所述第一电阻R1和第一开关管K1的公共端、所述第二电阻R2与第二开关管K2的公共端分别与所述控制单元电连接。其工作原理在此不再赘述，驱动芯片IC可以将检测单元15的第一电阻R1、第二电阻R2、第一开关管K1和第二开关管K2中的部分器件或全部器件和控制单元进行集成。优选的，对第一电阻R1和第二电阻R2进行集成，而第一开关管K1和第二开关管K2外设，如图7a所示。

在另一个实施例中，如图2c所示，检测单元15包括第一电阻R1、第二电阻R2、电阻R11和电阻R21；所述第一电阻R1和电阻R11能够串联在接地端GND和所述第一电源线L1之间，所述第二电阻R2和电阻R21能够串联在所述接地端GND和所述第二电源线L2之间；接地端可以是芯片的接地引脚。所述第一电阻R1和电阻R11的公共端、所述第二电阻R2与电阻R21的公共端分别与所述控制单元电连接。其工作原理在此不再赘述，驱动芯片IC可以将检测单元15的第一电阻R1、第二电阻R2、电阻R11和电阻R21中的部分电阻或全部电阻和控制单元进行集成。

进一步的，如图7a所示，本申请实施例还提供了一种驱动芯片IC，该驱动芯片IC至少包括第一引脚P1、第二引脚P2、第三引脚P4和第四引脚P4；第一引脚P1和第三引脚P3之间至少设置第一电阻R1，第二引脚P2和第三引脚P3之间至少设置第二电阻R2；第一引脚P1能够至少通过第一开关管K1与第一电源线L1电连接；第二引脚P2能够至少通过第二开关管K2与第二电源线L2电连接；第三引脚P3能够与供电端VCC电连接；第四引脚P4能够与上述整流可控开关管电连接；控制单元16与第一引脚P1和第二引脚P2电连接，并根据第一引脚P1和第二引脚P2的电信号控制整流可控开关管的工作状态。本实施例中，第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态变化，第一开关管K1和第二开关管K1的工作状态也会发生变化，从而使得第一引脚P1和第二引脚P2上的电信号发生变化，进而可使控制单元16根据该电信号控制整流可控开关管的工作状态。

本实施例中，驱动芯片内部设置若干引脚、控制单元和两个电阻，而将第一开关管和第二开关管不内置于驱动芯片，从而可以使得该驱动芯片为低压芯片，使其成本降低，通过外接第一、二开关管即可实现对整流可控开关管的驱动，驱动成本低。

驱动芯片也可以如图7b所示，该驱动芯片至少包括引脚P11、引脚P21、第三引脚P3和第四引脚P4；引脚P11和第三引脚P3之间至少设置有串联的第一电阻R1和第一器件；引脚P21和第三引脚P3之间至少设置有串联的第二电阻R2和第二器件；引脚P11能够与第一电源线L1电连接；引脚P21能够与第二电源线L2电连接；第三引脚P3用于与供电端VCC或接地端GND电连接；第四引脚P4用于与所述整流可控开关管电连接；该驱动芯片IC还包括控制单元16，第一电阻R1和第一器件的公共端、第二电阻R2与第二器件的公共端分别与控制单元16电连接，并根据第一电阻R1和第一器件的公共端电信号、第二电阻R2与第二器件的公共端电信号控制整流可控开关管的工作状态；其中，第一器件为可控开关管(如图3中的可控开关管Q11)或者二极管(如图2a中的二极管D11)或者电阻(如图2c中的电阻R11)；第二器件为可控开关管(如图3中的可控开关管Q21)或者二极管(如图2a中的二极管D21)或者电阻(如图2c中的电阻R21)。该驱动芯片也能实现对整流可控开关管的控制，从而实现同步整流。

图8-13以第一、二器件不集成在驱动芯片IC中为例进行方案介绍。但是需要说明的是，下述的工作原理介绍同样也适用于将第一、二器件集成在驱动芯片IC的方案中。

如图8所示，该驱动芯片IC还包括采样处理单元17；第一引脚P1和第二引脚P2至少通过采样处理单元17与控制单元16电连接；采样处理单元17能够将第一引脚P1和第二引脚P2检测得到的模拟信号转换为高低电平信号，再将该高低电平信号发送至控制单元16。控制单元16为逻辑控制单元，根据接收到高低电平信号产生控制整流可控开关管的驱动信号。

进一步的，在一个实施例中，如图9所示，采样处理单元如图示171所示，包括比较器U1，第一引脚P1和第二引脚P2分别与比较器U1的两个输入端电连接，比较器U1的输出端与逻辑控制单元16电连接。本实施例中，当第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态处于状态1：第一电源线为低电位、第二电源线为高电位时，第一引脚P1电压低于第二引脚P2电压，此时，比较器U1输出第一电平信号；而当第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态处于状态2：第一电源线为高电位、第二电源线为低电位时，此时，比较器U1输出第二电平信号；第一电平信号和第二电平信号相反。控制单元16根据第一电平信号和第二电平信号控制整流可控开关管的工作状态。第一电平信号和第二电平信号为高电平或低电平由比较器U1的同相输入端和反向输入端与第一引脚和第二引脚的连接关系决定：举例说明，当第一引脚P1与比较器U1同相输入端连接、第二引脚P2与比较器U2反向输入端连接时，第一电平信号为低电平，第二电平信号为高电平。

如图10所示，采样处理单元还可以如图示172所示，第一引脚P1和第二引脚P2至少通过采样处理单元172与控制单元16电连接；控制单元16为逻辑控制单元；采样处理单元172包括比较器U2和比较器U3，第一引脚P1与比较器U2第一输入端电连接，比较器U2第二输入端为第一基准信号端；第二引脚P2与比较器U3第一输入端电连接，比较器U3第二输入端为第二基准信号端；比较器U2和比较器U3的输出端与逻辑控制单元16电连接。本实施例中，比较器U2根据第一引脚P1上获取的检测电压和第一基准信号端的基准电压Vref1输出第三电平信号；比较器U3根据第二引脚P2上获取的检测电压和第二基准信号端的基准电压Vref2输出第四电平信号。采样处理单元172将第三电平信号和第四电平信号发送至逻辑控制单元16，逻辑控制单元16根据第三电平信号和第四电平信号控制整流可控开关管的工作状态。以第一引脚P1和第二引脚P2分别连接到比较器U2和U3的同相输入端、第一、二基准信号端为反向输入端为例进行说明：

当第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态处于状态1：第一电源线为低电位、第二电源线为高电位时，第一引脚P1电压低于Vref1，而第二引脚P2电压高于Vref2，此时第三电平信号为低电平、第四电平信号为高电平，逻辑控制单元16接收到类似于01的信号。而当第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态处于状态2：第一电源线为高电位、第二电源线为低电位时，此时第三电平信号为高电平、第四电平信号为低电平，逻辑控制单元16接收到类似于10的信号。进一步的，当第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态处于状态3：第一电源线为高电位、第二电源线也为高电位时，此时第三电平信号为高电平、第四电平信号也为高电平，逻辑控制单元16接收该信号后将不允许P4输出高电平。当第一电源线L1和第二电源线L2的电压状态处于状态4：第一电源线为低电位、第二电源线也为低电位时，此时第三电平信号为低电平、第四电平信号也为低电平，逻辑控制单元16接收该信号后同样不允许P4输出高电平。也即，第一电源线L1和第二电源线L2处于不同状态时，采样处理单元产生不同的电平信号，进而逻辑控制单元16能够根据该不同的电平信号控制整流可控开关管的工作状态。

另外，采样处理单元还可以利用数字模块实现，具体包括数字采样模块和数字逻辑处理模块，数字采样模块对检测单元检测到的电平信号(比如电压值)进行数字处理得到数字采样信号，数字逻辑处理模块再根据该数字采样信号生成数字信号发送至控制单元，进而进行控制。第一电源线L1和第二电源线L2处于不同状态时，采样处理单元产生不同的电平信号，进一步的，数字采样信号也不同，数字逻辑处理模块生成的数字信号也不同，进而逻辑控制单元16能够根据该不同的数字信号控制整流可控开关管的工作状态。

在上述驱动芯片中，还可以包括可控开关管Q12和可控开关管Q22。如图10所示，可控开关管Q12和第一电阻R1串联在第一引脚P1和第三引脚P3之间；可控开关管Q22和第二电阻R2串联在第二引脚P2和第三引脚P3之间；当第二引脚P2的电位为高时，可控开关管Q12断开以减少第一电阻R1的损耗、可控开关管Q22导通；当第一引脚P1的电位为高时，可控开关管Q12导通、可控开关管Q22断开以减少第二电阻R2的损耗。通过设置自动控制的可控开关管Q12和可控开关管Q22可以降低驱动芯片的工作损耗，从而降低开关管整流电路的驱动损耗。

如图11所示，在一个实施例中，可控开关管Q12和可控开关管Q22为P-MOS管；可控开关管Q12的漏极与第一电阻R1电连接，可控开关管Q12的源极与第三引脚P3电连接；可控开关管Q12的栅极与第二引脚P2电连接；可控开关管Q22的漏极与第二电阻R2电连接，可控开关管Q22的源极与第三引脚P3电连接；可控开关管Q22的栅极与第一引脚P1电连接。第一引脚检测到的电信号不仅送入采样处理单元17进行电压状态判断，还可以用来驱动可控开关管Q12和Q22，以此切断状态1下第一电阻R1的电流通路以降低驱动损耗，切断状态2下第二电阻R2的电流通路以降低驱动损耗。

本申请实施例还提供了一种控制电路，包括上述的开关管整流电路、开关电源变换器20和变换器控制单元30，以图5为例，上述开关管整流电路的输出端可以与开关电源变换器20电连接，变换器控制单元30用于产生控制开关电源变换器20的控制信号，控制单元16与变换器控制单元30电连接，控制单元16根据开关电源变换器20工作状态决定是否启用整流可控开关管的驱动功能，本实施例中，整流可控开关管为包括体二极管的开关管或者包括一个开关管和二极管，也即，整流可控开关管既可以工作在受控状态，也可以由其二极管工作在被动状态。本实施例中，控制单元16结合变换器控制单元30进行优化控制以减小不必要的驱动损耗，具体如下：

1.当开关电源变换器20工作在轻载或待机时，完全关闭整流可控开关管的主动驱动功能及相应的检测电路，待负载回升后恢复；

2.当开关电源变换器20进入打嗝模式时，开关电源变换器20非工作时间内允许关闭整流可控开关管的驱动及相应检测电路，待环路回升到打嗝恢复阈值时，才允许恢复工作，周而复始；

3.当开关电源变换器20进入保护模式时，关闭整流可控开关管的驱动及相应检测电路，直到保护恢复。

同理，在一个实施例中，上述驱动芯片适用的驱动开关管整流电路输出端与开关电源变换器20电连接；

如图11所示，该驱动芯片IC还包括第六引脚P6，驱动芯片IC的控制单元16能够通过第六引脚P6与开关电源变换器的变换器控制单元301电连接，从而获取开关电源变化器的工作状态；

或者，如图12所示，该驱动芯片IC包括第七引脚P7和变换器控制单元301，变换器控制单元301与控制单元16电连接，变换器控制单元301至少通过第七引脚P7与开关电源变换器20电连接，以实现对开关电源变换器20的控制；

具体的，当开关电源变换器工作在轻载状态或待机状态或打嗝模式或保护模式时，所述控制单元16停止产生对所述整流可控开关管的控制信号；所述整流可控开关管为具有体二极管的N-MOS管或者所述整流可控开关管包括一个电子开关及与该电子开关并联的外接二极管。

本申请实施例还提供了一种控制器，如图13所示，包括上述的驱动芯片IC、整流单元10；整流单元10包括第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13、第四整流器件14；第一整流器件11第一端能够与第一电源线L1电连接，第一整流器件11第二端与第一输出端Vout+电连接；第二整流器件12第一端能够与第二电源线L2电连接，第二整流器件L2第二端与第一输出端Vout+电连接；第三整流器件13第一端能够与第一电源线L1电连接，第三整流器件13第二端与第二输出端Vout-电连接；第四整流器件14第一端能够与第二电源线L2电连接，第四整流器件14第二端与第二输出端Vout-电连接；其中，第一整流器件11、第二整流器件12、第三整流器件13、第四整流器件14中至少有一个是整流可控开关管，整流可控开关管包括控制端；

驱动芯片IC的检测单元与第一电源线L1和/或第二电源线L2电连接；驱动芯片IC的控制单元与整流可控开关管的控制端电连接，驱动芯片IC根据检测单元检测的第一电源线和/或所述第二电源线的电压状态控制整流可控开关管的工作状态，具体工作原理参考上述驱动芯片和开关管整流电路实施例说明，在此不再赘述。在图8、图9、图10、图11、图12和图13中，IC集成了第一电阻R1和R2，其包括第一引脚P1、第二引脚P2、第三引脚P3和第四引脚P4，驱动芯片的第一引脚P1通过第一开关管K1与第一电源线L1电连接，驱动芯片的第二引脚P2通过第二开关管K2与第二电源线L2电连接；驱动芯片的第四引脚P4与整流可控开关管的控制端电连接，驱动芯片根据所述第一引脚和第二引脚的电压信息控制所述整流可控开关管的工作状态，其工作原理如上所述，在此不再赘述。

进一步的，如图13所示，该控制器还包括变换器20和变换器控制单元30，整流单元10的第一输出端和第二输出端与变换器20输入端电连接，变换器控制单元用于控制变换器20的工作状态。

上述提供的开关管整流电路或整流单元既可以接于AC电网带整流桥的开关电源或线性电源中，也可以接于DC电压输入且正负极性输入均可使用的开关电源或线性电源中，本申请对其用途不作限定。本申请所述的(电)连包括直接(电)连接和间接(电)连接。

以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

Claims (19)

1.一种开关管整流电路，其特征在于，包括第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件、第一电源线、第二电源线、第一输出端、第二输出端、检测单元和控制单元；

其中，所述第一整流器件第一端能够与所述第一电源线电连接，所述第一整流器件第二端与所述第一输出端电连接；所述第二整流器件第一端能够与所述第二电源线电连接，所述第二整流器件第二端与所述第一输出端电连接；所述第三整流器件第一端能够与所述第一电源线电连接，所述第三整流器件第二端与所述第二输出端电连接；所述第四整流器件第一端能够与所述第二电源线电连接，所述第四整流器件第二端与所述第二输出端电连接；

所述第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件中至少有一个是整流可控开关管，所述整流可控开关管包括控制端；

所述检测单元与所述第一电源线和/或所述第二电源线电连接；所述检测单元输出端与所述控制单元输入端电连接，所述控制单元输出端与所述整流可控开关管的控制端电连接。

2.根据权利要求1所述的开关管整流电路，其特征在于，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻、第一开关管和第二开关管；所述第一电阻和第一开关管串联在供电端和所述第一电源线之间，所述第二电阻和第二开关管串联在所述供电端和所述第二电源线之间；所述第一电阻和第一开关管的公共端、所述第二电阻与第二开关管的公共端分别与所述控制单元电连接；

当所述第一电源线为低电位、第二电源线为高电位时，所述检测单元发送第一检测信号至所述控制单元；

当所述第一电源线为高电位、第二电源线为低电位时，所述检测单元发送第二检测信号至所述控制单元；

所述控制单元根据所述第一检测信号和/或第二检测信号控制所述整流可控开关管导通或截止。

3.根据权利要求2所述的开关管整流电路，其特征在于，所述第一开关管为二极管D11，所述第二开关管为二极管D21；

所述二极管D11的阴极与所述第一电源线电连接，所述二极管D11的阳极与所述第一电阻一端电连接，所述第一电阻另一端与所述供电端电连接；所述二极管D21的阴极与所述第二电源线电连接，所述二极管D21的阳极与所述第二电阻一端电连接，所述第二电阻另一端与所述供电端电连接；所述二极管D11和二极管D21的阳极分别与所述控制单元电连接；

或者，

所述第一电阻一端与所述第一电源线电连接，所述第一电阻另一端与所述二极管D11阳极电连接，所述二极管D11阴极与所述供电端电连接；所述第二电阻一端与所述第二电源线电连接，所述第二电阻另一端与所述二极管D21阳极电连接，所述二极管D21阴极与所述供电端电连接；所述二极管D11和二极管D21的阳极分别与所述控制单元电连接。

4.根据权利要求2所述的开关管整流电路，其特征在于，所述第一开关管为可控开关管Q11，所述第二开关管为可控开关管Q21；所述可控开关管Q11和可控开关管Q21的控制端均与所述供电端电连接。

5.根据权利要求4所述的开关管整流电路，其特征在于，所述检测单元还包括可控开关管Q12和可控开关管Q22；所述可控开关管Q12与所述可控开关管Q11和第一电阻串联，所述可控开关管Q22与所述可控开关管Q21和第二电阻串联。

6.根据权利要求5所述的开关管整流电路，其特征在于，所述可控开关管Q11和可控开关管Q21为N-MOS管；所述可控开关管Q12和可控开关管Q22为P-MOS管；

所述可控开关管Q11的源极与所述第一电阻一端电连接，所述第一电阻另一端与所述可控开关管Q12的漏极电连接，所述可控开关管Q12的源极与所述供电端电连接；

所述可控开关管Q21的源极与所述第二电阻一端电连接，所述第二电阻另一端与所述可控开关管Q22的漏极电连接，所述可控开关管Q22的源极与所述供电端电连接；

所述可控开关管Q11和可控开关管Q21的栅极均与所述供电端电连接，所述可控开关管Q12的栅极与所述可控开关管Q21的源极电连接，所述可控开关管Q22的栅极与所述可控开关管Q11的源极电连接。

7.根据权利要求1所述的开关管整流电路，其特征在于，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻、电阻R11和电阻R21；所述第一电阻和电阻R11串联在接地端和所述第一电源线之间，所述第二电阻和电阻R21串联在所述接地端和所述第二电源线之间；所述第一电阻和电阻R11的公共端、所述第二电阻与电阻R21的公共端分别与所述控制单元电连接；所述第一电阻和电阻R11的公共端电压与所述第二电阻和电阻R21的公共端电压用于表征所述第一电源线和/或所述第二电源线的电压状态。

8.根据权利要求1-7任一项所述的开关管整流电路，其特征在于，还包括采样处理单元；所述检测单元至少通过所述采样处理单元与所述控制单元电连接；

和/或，

所述开关管整流电路还包括驱动单元，所述控制单元至少通过所述驱动单元与所述整流可控开关管的控制端电连接。

9.根据权利要求1-7任一项所述的开关管整流电路，其特征在于，所述整流可控开关管为具有体二极管的N-MOS管或者所述整流可控开关管包括一个电子开关及与该电子开关并联的外接二极管。

10.一种驱动芯片，适用于驱动开关管整流电路中的整流可控开关管，所述开关管整流电路的输入端与第一电源线和第二电源线电连接，其特征在于，所述驱动芯片包括至少部分检测单元和控制单元；所述检测单元能够与所述第一电源线和/或所述第二电源线电连接；所述检测单元输出端与所述控制单元输入端电连接，所述控制单元输出端与所述整流可控开关管的控制端电连接。

11.根据权利要求10所述的驱动芯片，其特征在于，所述检测单元包括第一电阻、第二电阻、第一开关管和第二开关管；所述第一电阻和第一开关管能够串联在供电端和所述第一电源线之间，所述第二电阻和第二开关管能够串联在所述供电端和所述第二电源线之间；所述第一电阻和第一开关管的公共端、所述第二电阻与第二开关管的公共端分别与所述控制单元电连接；当第一电源线为低电位、第二电源线为高电位时，所述检测单元发送第一检测信号至所述控制单元；当第一电源线为高电位、第二电源线为低电位时，所述检测单元发送第二检测信号至所述控制单元；所述控制单元根据所述第一检测信号和/或第二检测信号控制所述整流可控开关管导通或截止；

或者，

所述检测单元包括第一电阻、第二电阻、电阻R11和电阻R21；所述第一电阻和电阻R11能够串联在接地端和所述第一电源线之间，所述第二电阻和电阻R21能够串联在所述接地端和所述第二电源线之间；所述第一电阻和电阻R11的公共端、所述第二电阻与电阻R21的公共端分别与所述控制单元电连接。

12.根据权利要求11所述的驱动芯片，其特征在于，所述驱动芯片至少包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；所述第一引脚和第三引脚之间至少设置有所述第一电阻，所述第二引脚和第三引脚之间至少设置有所述第二电阻；所述第一引脚能够至少通过所述第一开关管与所述第一电源线电连接；所述第二引脚能够至少通过所述第二开关管与所述第二电源线电连接；所述第三引脚能够与供电端电连接；所述第四引脚能够与所述整流可控开关管电连接；所述控制单元与所述第一引脚和第二引脚电连接，并根据所述第一引脚和第二引脚的电信号控制所述整流可控开关管的工作状态。

13.根据权利要求12所述的驱动芯片，其特征在于，还包括采样处理单元；所述第一引脚和第二引脚至少通过所述采样处理单元与所述控制单元电连接；所述控制单元为逻辑控制单元；

所述采样处理单元包括比较器U1，所述第一引脚和第二引脚分别与所述比较器U1的两个输入端电连接，所述比较器U1的输出端与所述逻辑控制单元电连接；或者，所述采样处理单元包括数字采样模块和数字逻辑处理模块。

14.根据权利要求12所述的驱动芯片，其特征在于，还包括采样处理单元；所述第一引脚和第二引脚至少通过所述采样处理单元与所述控制单元电连接；所述控制单元为逻辑控制单元；所述采样处理单元包括比较器U2和比较器U3，所述第一引脚与所述比较器U2第一输入端电连接，所述比较器U2第二输入端为第一基准信号端；所述第二引脚与所述比较器U3第一输入端电连接，所述比较器U3第二输入端为第二基准信号端；所述比较器U2和比较器U3的输出端与所述逻辑控制单元电连接。

15.根据权利要求12-14任一项所述的驱动芯片，其特征在于，还包括可控开关管Q12和可控开关管Q22；所述可控开关管Q12和第一电阻串联在所述第一引脚和第三引脚之间；所述可控开关管Q22和第二电阻串联在所述第二引脚和第三引脚之间。

16.根据权利要求15所述的驱动芯片，其特征在于，所述可控开关管Q12和可控开关管Q22为P-MOS管；所述可控开关管Q12的漏极与所述第一电阻电连接，所述可控开关管Q12的源极与所述第三引脚电连接；所述可控开关管Q12的栅极与所述第二引脚电连接；

所述可控开关管Q22的漏极与所述第二电阻电连接，所述可控开关管Q22的源极与所述第三引脚电连接；所述可控开关管Q22的栅极与所述第一引脚电连接。

17.根据权利要求15所述的驱动芯片，其特征在于，所述驱动开关管整流电路输出端与开关电源变换器电连接；

所述驱动芯片还包括第六引脚，所述驱动芯片的控制单元能够通过所述第六引脚与所述开关电源变换器的变换器控制单元电连接；或者，所述驱动芯片包括第七引脚和变换器控制单元，所述变换器控制单元与所述控制单元电连接，所述变换器控制单元至少通过所述第七引脚与所述开关电源变换器电连接；

当所述开关电源变换器工作在轻载状态或待机状态或打嗝模式或保护模式时，所述控制单元停止产生对所述整流可控开关管的控制信号；所述整流可控开关管为具有体二极管的N-MOS管或者所述整流可控开关管包括一个电子开关及与该电子开关并联的外接二极管。

18.一种控制器，其特征在于，包括如权利要求10-17任一项所述驱动芯片、整流单元；所述整流单元包括第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件；所述第一整流器件、第二整流器件、第三整流器件、第四整流器件中至少有一个是整流可控开关管，所述整流可控开关管包括控制端；其中，所述第一整流器件第一端能够与第一电源线电连接，所述第一整流器件第二端与所述整流单元的第一输出端电连接；所述第二整流器件第一端能够与第二电源线电连接，所述第二整流器件第二端与所述第一输出端电连接；所述第三整流器件第一端能够与所述第一电源线电连接，所述第三整流器件第二端与所述整流电路的第二输出端电连接；所述第四整流器件第一端能够与所述第二电源线电连接，所述第四整流器件第二端与所述第二输出端电连接；

所述驱动芯片的检测单元与所述第一电源线和/或第二电源线电连接；所述驱动芯片的控制单元与所述整流可控开关管的控制端电连接。

19.根据权利要求18所述的控制器，其特征在于，还包括变换器和变换器控制单元，所述整流单元的第一输出端和第二输出端与所述变换器输入端电连接，变换器控制单元用于控制所述变换器的工作状态。