一种全桥整流器及自适应调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种全桥整流器自适应调节电路，包括：判断电路和可配置延迟电路；判断电路与可配置延迟电路相连接，判断电路，用于接收驱动电压和开启信号，输出控制信号；可配置延迟电路，用于接收控制信号和驱动电压，输出延迟后的驱动电压。通过本发明专利技术的自适应调节电路，可以比较精确的控制全桥整流器中4个MOSFET的关断，从而提高全桥整流器的效率。

A Full Bridge Rectifier and Adaptive Regulating Device

【技术实现步骤摘要】
一种全桥整流器及自适应调节装置
本专利技术涉及全桥整流器，尤其是涉及一种全桥整流器自适应调节装置。
技术介绍
全桥整流器是电源管理中一种常用的电路，它的主要作用是将输入的交流电压转换为直流电压。如图1所示，当输入的交流电流IAC为正时，二极管D1、D3导通，为输出电容C0充电；当输入的交流电流IAC为负时，二极管D2、D4导通，为输出电容C0充电。由于二极管有一定的导通电压阈值，因此在大电流应用时4个二极管会被4个MOSFET取代，即M1、M2、M3和M4。如图2所示，由于二极管是自然导通的，因此二极管不需要特殊的电路控制。但是为了使4个MOSFET的导通行为与二极管类似，需要用比较器来检测MOSFET的源漏极的电压或者电流：当MOSFET产生从源极到漏极的电流时，比较器控制MOSFET的栅极电压为高从而开启MOSFET；当MOSFET产生的从源极到漏极的电流接近于0时，比较器控制MOSFET的栅极电压为低从而关断MOSFET。由于输入电流的对称性，M2导通时M4也必然导通，M3导通时M1也必然导通，因此控制M1的比较器和控制M3的比较器通常会复用，控制M2和M4的比较器也会复用。同时，MOSFET的开启和关断通常会用两个不同的比较器来判断。如图3所示，初始情况下，4个MOSFET的驱动电压Drv_LD或Drv_RD为低，因此4个MOSFET均为关断状态。当输入的交流电流IAC为正时，电流从ACP流入全桥整流器，从ACN流出全桥整流器：首先，输入电流IAC会通过M1和M3的衬底二极管，因此M3的漏极电压等于负的二极管压降，即-VBE；比较器Cmp1_ON通过将M3的漏极电压与一个开启电压比较阈值VTHON比较后，检测到M3的漏极电压达到负二极管压降，从而输出高电平使Drv_RD＝1，M3被开启，由于M3的导通阻抗Rdson很小，因此M3开启后漏极电压会大于-VBE；当IAC电流逐渐减小接近于0V时，比较器Cmp1_OFF通过将M3的漏极电压与一个关断电压比较阈值VTHOFF比较后，检测到IAC足够小，从而输出低电平使Drv_RD＝0，M3被关断。当输入的交流电流IAC为负时，电流从ACN流入全桥整流器，从ACP流出全桥整流器。比较器Cmp2_ON和Cmp2_OFF的工作行为与当输入的交流电流为正时Cmp1_ON和Cmp1_OFF的工作行为相同。4个MOSFET的驱动电压Drv_LD或Drv_RD与输入电压ACN、ACP，输入电流IAC的时序关系如图4所示。上述行为是一个典型的全桥整流器的工作原理，由于MOSFET具有很小的导通阻抗，因此可以极大的提高效率。但是，正是由于MOSFET的导通阻抗很小，导通压降低，比较器的关断比较阈值VTHOFF通常在-1mV～-10mV之间，而且如果输入的交流电流频率达到100KHz～1MHz，这就要求比较器的分辨率和响应速度非常快。而且由于桥式整流器电路通常会流过较大的电流，因此噪声对比较器的影响也比较大。对于集成电路设计而言，一个比较器同时要求高分辨率、高精度、快速的响应速度和高信号噪声抑制比是很难设计的。
技术实现思路
本专利技术通过在原有电路的基础上增加一个可自动调节的延时单元，使MOSFET的关断比较器同时能够达到高精度、快速响应和高信号噪声抑制比。为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种全桥整流器自适应调节电路，包括：判断电路和可配置延迟电路；判断电路与可配置延迟电路相连接，判断电路，用于接收驱动电压和开启信号，输出控制信号；可配置延迟电路，用于接收控制信号和驱动电压，输出延迟后的驱动电压。优选地，判断电路包括：当前周期采样模块、累加器和寄存器；当前周期采样模块接收驱动电压和开启信号,输出累加信号；累加器接收累加信号和从寄存器输出反馈回的控制信号进行累加求和，输出累加结果；寄存器存储累加器输出的累加结果，并输出控制信号至可配置延迟电路和累加器。优选地，当前周期采样模块具体包括：反相器、第一D触发器、第二D触发器和延时单元；反相器接收驱动电压，输出至第一D触发器的D端，第一D触发器的CP端接收开启信号，第一D触发器的R端接收驱动电压，第一D触发器的Q端输出至第二D触发器的D端；延时单元一端接收反相器的输出端，另一端输出至第二D触发器的CP端。优选地，累加器根据电路的速度、精度和效率确定为n位累加器，n为正整数；以及寄存器包括n个D触发器；以及n个D触发器的CP端接收驱动电压，D端接收累加器输出的累加结果，通过Q端共同输出控制信号；以及D触发器可替换为RS触发器或JK触发器。优选地，可配置延迟电路为由电流为可配置电容阵列充电的结构，包括：n个延迟MOS管、n个电容、电流源、第一反相器、第二反相器、第三反相器和驱动MOS管；电流源第一端接电源VDD，第二端连接驱动MOS管的漏极，驱动MOS管的源极接地，驱动信号经过第一反相器和第二反相器，连接驱动MOS管的栅极；n个延迟MOS管的漏极与电流源第二端相连，n个延迟MOS管的栅极接收控制信号，n个延迟MOS管中的每个MOS管的源极的与n个电容的每个相连，n个电容另一端接地；第三反相器一端接电流源第二端，另一端输出延迟后的驱动电压。优选地，n个电容的容量具体为：第二个电容为第一个电容的2倍，第三个电容为第一个电容的4倍，以此类推，第n个电容为第一个电容的2^(n-1)倍。优选地，第一反相器、第二反相器和第三反相器用比较器替换。优选地，可配置延迟电路的结构为由电阻为可配置电容阵列充电的结构，或由可配置电流阵列为电容充电的结构；控制信号编码为8421编码或温度码。优选地，还包括微处理器；微处理器接收判断电路输出的控制信号，并通过软件对控制信号进行控制，输出给可配置延迟电路。本专利技术另一方面提供了一种全桥整流器，包括上述中任一电路。通过本专利技术的自适应调节电路，可以比较精确的控制全桥整流器中4个MOSFET的关断，从而提高全桥整流器的效率。附图说明图1为现有技术提供的一种全桥整流器示意图；图2为现有技术提供的另一种全桥整流器示意图；图3为现有技术提供的再一种全桥整流器示意图；图4为图3所示的时序波形图；图5为根据本专利技术一个实施例实现的一种全桥整流器自适应调节装置示意图；图6为图5所示的自适应调节电路示意图；图7为图6所示的判断电路示意图；图8为图6所示的可配置延迟电路示意图；图9为图5所示的时序波形图；图10为图5所示M2、M4控制电路的方法流程图；图11为图5所示M1、M3控制电路的方法流程图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图5为根据本专利技术一个实施例实现的一种全桥整流器自适应调节装置示意图。如图5所示，自适应调节电路是分别将Drv_LD和Drv_RD的下降沿做一个延迟(td1/td2)，并且该延时的时间长度可以根据Cmp1_ON和Cmp2_ON的信息自动增加或减小。其增加或减小的依据是：当MOSFET的栅极控制信号Drv_LD_td和Drv_RD_td为0——即关断MOSFETM2或M3后，如果M2或M3的漏极电压再次下降为VTHON，那么说明IAC电流还没有过零，从而导致M2或M3的衬底二极管导通，那么就将延迟时间(td1/td2)增加一个LSB；如果M2或M3的漏极电压没有下降到VTH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全桥整流器自适应调节电路，其特征在于，包括：判断电路和可配置延迟电路；所述判断电路与所述可配置延迟电路相连接，所述判断电路用于接收驱动电压和开启信号，输出控制信号；所述可配置延迟电路，用于接收所述控制信号和驱动电压，输出延迟后的驱动电压。

【技术特征摘要】
1.一种全桥整流器自适应调节电路，其特征在于，包括：判断电路和可配置延迟电路；所述判断电路与所述可配置延迟电路相连接，所述判断电路用于接收驱动电压和开启信号，输出控制信号；所述可配置延迟电路，用于接收所述控制信号和驱动电压，输出延迟后的驱动电压。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述判断电路包括：当前周期采样模块、累加器和寄存器；所述当前周期采样模块接收驱动电压和开启信号,输出累加信号；所述累加器接收累加信号和从寄存器输出反馈回的控制信号进行累加求和，输出累加结果；所述寄存器存储累加器输出的累加结果，并输出控制信号至所述可配置延迟电路和所述累加器。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述当前周期采样模块具体包括：反相器、第一D触发器、第二D触发器和延时单元；反相器接收驱动电压，输出至第一D触发器的D端，第一D触发器的CP端接收开启信号，第一D触发器的R端接收驱动电压，第一D触发器的Q端输出至第二D触发器的D端；延时单元一端接收反相器的输出端，另一端输出至第二D触发器的CP端。4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述累加器根据电路的速度、精度和效率确定为n位累加器，n为正整数；以及所述寄存器包括n个D触发器；以及所述n个D触发器的CP端接收驱动电压，D端接收累加器输出的累加结果，通过Q端共同输出控制信号；以及所述D触发器可替换为RS触发器或JK触发器。5.根据权利要求1所述的电路，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭越勇，刘柳胜，程宝洪，
申请(专利权)人：美芯晟科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11