一种高效、超低压的集成化有源全波整流器制造技术

本发明专利技术提供一种高效、超低压的集成化有源全波整流器，包括：负电压转换器，用于将正弦输入的负半波电流转化为正半波电流；有源二极管电路，与所述负电压转换器连接，用于控制所述正半波电流的方向。本发明专利技术的方案使有源全波整流器具有低电压，低功耗，高效率，并且有源全波整流器的工艺偏差对该有源全波整流器的输出电压值的影响很小。

【技术实现步骤摘要】
一种高效、超低压的集成化有源全波整流器
本专利技术涉及整流器电路
，特别是指一种高效、超低压的集成化有源全波整流器。
技术介绍
近年来，随着微电子技术的进步,智能植入式医疗设备,无线射频识别标签,无线传感器和传感器网络迅速发展。然而，这些设备使用电池供电限制了它们的使用寿命。为了解决这个问题，能量获取系统的研究应用而生。它通过收集环境能源(热能，振动源，射频能等)，经传感器转化为电能。其中振动能是主要能源之一，其输出电压为正弦波，因此必须采用整流器将交流电压转化为直流电压。由于能量获取的功率和电压通常很低，整流器中大的电压降是必须避免的,因此常见半导体二极管甚至肖特基二极管均不能使用。目前的技术方案都没有实现低功耗和高效率的良好结合，特别是在低电源电压的设计还是处于空白，所以有必要采取一种新的电路结构来实现一种高效、超低压的集成化有源全波整流器。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效、超低压的集成化有源全波整流器，使得有源全波整流器具有低电压，低功耗，高效率，并且有源全波整流器的工艺偏差对该有源全波整流器的输出电压值的影响很小。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种高效、超低压的集成化有源全波整流器，包括：负电压转换器，用于将正弦输入的负半波电流转化为正半波电流；有源二极管电路，与所述负电压转换器连接，用于控制所述正半波电流的方向。其中，所述负电压转换器包括：第一NMOS晶体管(MN1)、第二NMOS晶体管(MN2)、第三NMOS晶体管(MN3)、第四NMOS晶体管(MN4)、第一PMOS晶体管(MP1)、第二PMOS晶体管(MP2)，其中，所述第一NMOS晶体管(MN1)的源极和第二NMOS晶体管(MN2)的源极接地，所述第一NMOS晶体管(MN1)的栅极和第二NMOS晶体管(MN2)的漏极与第二输入电压(Vin2)连接，所述第二NMOS晶体管(MN2)的栅极和第一NMOS晶体管(MN1)的漏极与第一输入电压(Vin1)连接，并且所述第一NMOS晶体管(MN1)的衬底和第二NMOS晶体管(MN2)的衬底接地；所述第一PMOS晶体管(MP1)的源极和第二PMOS晶体管(MP2)的源极相连作为输出电压Vnvc，所述第一PMOS晶体管(MP1)的栅极和第二PMOS晶体管(MP2)的漏极与第二输入电压(Vin2)连接，所述第二PMOS晶体管(MP2)的栅极和第一PMOS晶体管(MP1)的漏极与第一输入电压(Vin1)连接，并且所述第一PMOS晶体管(MP1)的衬底和第二PMOS晶体管(MP2)的衬底与所述第三NMOS晶体管(MN3)的源极相连；所述第三NMOS晶体管(MN3)的漏极与其栅极短接，所述第四NMOS晶体管(MN4)的漏极与其栅极短接，所述第三NMOS晶体管(MN3)的源极与所述第四NMOS晶体管(MN4)的漏极相接作为所述第一PMOS晶体管(MP1)和第二PMOS晶体管(MP2)的衬底偏置，所述第四NMOS晶体管(MN4)的源极接地，并且所述第三NMOS晶体管(MN3)的衬底和第四NMOS晶体管(MN4)的衬底接地。其中，所述有源二极管电路包括：传输门、第三PMOS晶体管(M15)、第四PMOS晶体管(M16)、驱动所述传输门的比较器电路(31)以及与所述比较器连接的反相器(32)；其中，所述传输门包括：第十二PMOS晶体管(M17)、第五PMOS晶体管(M18)；其中，所述第十二PMOS晶体管(M17)的漏极和所述第五PMOS晶体管(M18)的源极与所述负电压转换器的输出电压Vnvc连接，所述第十二PMOS晶体管(M17)的源极和所述第五PMOS晶体管(M18)的漏极与输出电压Vout连接，所述第十二PMOS晶体管(M17)的衬底接地，所述第五PMOS晶体管(M18)的栅极与比较器的输出连接，所述第十二PMOS晶体管(M17)的栅极与反相器的输出相接，所述第三PMOS晶体管(M15)的源极和所述第四PMOS晶体管(M16)的源极相接作为所述第五PMOS晶体管(M18)的衬底偏置；所述第三PMOS晶体管(M15)的源极与衬底短接，所述第四PMOS晶体管(M16)的源极与衬底短接，所述第三PMOS晶体管(M15)的漏极和所述第四PMOS晶体管(M16)的栅极与所述负电压转换器的输出电压Vnvc连接，所述第四PMOS晶体管(M16)的漏极和所述第三PMOS晶体管(M15)的栅极与输出电压Vout连接。其中，所述比较器电路(31)包括：第六PMOS晶体管(M1)、第七PMOS晶体管(M2)、第六NMOS晶体管(M3)和第七NMOS晶体管(M4)组成的差分体输入电路；第十二NMOS晶体管(M13)和第十三NMOS晶体管(M14)组成的自偏置电路；以及第八PMOS晶体管(M5)和第八NMOS晶体管(M6)、第九PMOS晶体管(M7)和第九NMOS晶体管(M8)、第十PMOS晶体管(M9)和第十NMOS晶体管(M10)组成的输出级；其中，所述第十二NMOS晶体管(M13)栅极和漏极短接并与Vout相连，所述第十三NMOS晶体管(M14)的栅极与漏极短接，所述第十二NMOS晶体管(M13)的源极和第十三NMOS晶体管(M14)的漏极连接，所述第十二NMOS晶体管(M13)的衬底接地，所述第十三NMOS晶体管(M14)的源极和衬底接地；所述第六PMOS晶体管(M1)和第七PMOS晶体管(M2)的衬底分别于Vnvc和Vout连接，所述第六PMOS晶体管(M1)和第七PMOS晶体管(M2)的漏极分别和第六NMOS晶体管(M3)和第七NMOS晶体管(M4)的漏极连接，第六NMOS晶体管(M3)和第七NMOS晶体管(M4)的栅极与第十三NMOS晶体管(M14)的漏极连接；所述第六PMOS晶体管(M1)、第七PMOS晶体管(M2)、第八PMOS晶体管(M5)、第九PMOS晶体管(M7)、第十PMOS晶体管(M9)和第十一PMOS晶体管(M11)的源极与Vout相连；所述第八PMOS晶体管(M5)、第九PMOS晶体管(M7)、第十PMOS晶体管(M9)的衬底也与Vout相连；所述第六NMOS晶体管(M3)和第七NMOS晶体管(M4)、第八NMOS晶体管(M6)、第九NMOS晶体管(M8)、第十NMOS晶体管(M10)的源极和衬底接地；所述第八PMOS晶体管(M5)、第九PMOS晶体管(M7)、第十PMOS晶体管(M9)的漏极分别和NMOS晶体管(M6)、NMOS晶体管(M8)、NMOS晶体管(M10)的漏极相连；所述第八PMOS晶体管(M5)、第九PMOS晶体管(M7)、第十PMOS晶体管(M9)的栅极分别和NMOS晶体管(M6)、NMOS晶体管(M8)、NMOS晶体管(M10)的栅极相连。其中，所述反相器(32)包括：第十一PMOS晶体管(M11)和第十一NMOS晶体管(M12)，用于驱动第十二PMOS晶体管(M17)的栅极；其中，所述第十一PMOS晶体管(M11)的漏极和第十一NMOS晶体管(M12)的漏极相连；所述第十一PMOS晶体管(M11)的栅极和第十一NMOS晶体管(M12)的栅极相连，并与所述比较器的输出级连接；所述第十一PMOS晶体管(M11)的衬底也与Vout相连；所述第十一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效、超低压的集成化有源全波整流器，其特征在于，包括：负电压转换器，用于将正弦输入的负半波电流转化为正半波电流；有源二极管电路，与所述负电压转换器连接，用于控制所述正半波电流的方向。

【技术特征摘要】
1.一种高效、超低压的集成化有源全波整流器，其特征在于，包括：负电压转换器，用于将正弦输入的负半波电流转化为正半波电流；有源二极管电路，与所述负电压转换器连接，用于控制所述正半波电流的方向；所述负电压转换器包括：第一NMOS晶体管(MN1)、第二NMOS晶体管(MN2)、第三NMOS晶体管(MN3)、第四NMOS晶体管(MN4)、第一PMOS晶体管(MP1)、第二PMOS晶体管(MP2)，其中，所述第一NMOS晶体管(MN1)的源极和第二NMOS晶体管(MN2)的源极接地，所述第一NMOS晶体管(MN1)的栅极和第二NMOS晶体管(MN2)的漏极与第二输入电压(Vin2)连接，所述第二NMOS晶体管(MN2)的栅极和第一NMOS晶体管(MN1)的漏极与第一输入电压(Vin1)连接，并且所述第一NMOS晶体管(MN1)的衬底和第二NMOS晶体管(MN2)的衬底接地；所述第一PMOS晶体管(MP1)的源极和第二PMOS晶体管(MP2)的源极相连作为输出电压Vnvc，所述第一PMOS晶体管(MP1)的栅极和第二PMOS晶体管(MP2)的漏极与第二输入电压(Vin2)连接，所述第二PMOS晶体管(MP2)的栅极和第一PMOS晶体管(MP1)的漏极与第一输入电压(Vin1)连接，并且所述第一PMOS晶体管(MP1)的衬底和第二PMOS晶体管(MP2)的衬底与所述第三NMOS晶体管(MN3)的源极相连；所述第三NMOS晶体管(MN3)的漏极与其栅极短接，所述第四NMOS晶体管(MN4)的漏极与其栅极短接，所述第三NMOS晶体管(MN3)的源极与所述第四NMOS晶体管(MN4)的漏极相接作为所述第一PMOS晶体管(MP1)和第二PMOS晶体管(MP2)的衬底偏置，所述第四NMOS晶体管(MN4)的源极接地，并且所述第三NMOS晶体管(MN3)的衬底和第四NMOS晶体管(MN4)的衬底接地。2.根据权利要求1所述的高效、超低压的集成化有源全波整流器，其特征在于，所述有源二极管电路包括：传输门、第三PMOS晶体管(M15)、第四PMOS晶体管(M16)、驱动所述传输门的比较器电路(31)以及与所述比较器电路(31)连接的反相器(32)；其中，所述传输门包括：第十二PMOS晶体管(M17)、第五PMOS晶体管(M18)；其中，所述第十二PMOS晶体管(M17)的漏极和所述第五PMOS晶体管(M18)的源极与所述负电压转换器的输出电压Vnvc连接，所述第十二PMOS晶体管(M17)的源极和所述第五PMOS晶体管(M18)的漏极与输出电压Vout连接，所述第十二PMOS晶体管(M17)的衬底接地，所述第五PMOS晶体管(M18)的栅极与比较器的输出连接，所述第十二PMOS晶体管(M17)的栅极与反相器的输出相接，所述第三PMOS晶体管(M15)的源极和所述第四PMOS晶体管(M16)的源极相接作为所述第五PMOS晶体管(M18)的衬底偏置；所述第三PMOS晶体管(M15)的源极与衬底短接，所述第四PMOS晶体管(M16)的源极与衬底短接，所述第三PMOS晶体管(M15)的漏极和所述第四PMOS晶体管(M16)的栅极与所述负电压转换器的输出电压Vnvc连接，所述第四PMOS晶体管(M16)的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静敏，朱樟明，杨正，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61