同步整流器及无线充电系统技术方案

一种同步整流器及无线充电系统，同步整流器包括：两组低位MOS管，分别连接在交流输出的两端，每组低位MOS管中并联有若干个低位MOS管；两个高位MOS管，一端分别连接于交流输出的两端，另一端连接该同步整流器的直流输出端。通过设置两组低位MOS管，并且通过栅压控制电路对每组低位MOS管中若干个并联的低位MOS管开闭状态的控制，若干个并联的低位MOS管具有如下工作状态：同时关闭、第一数量的低位MOS管开启第二数量的低位MOS管关闭以及同时开启，对应该同步整流器能够在低电流(0～1mA)、小电流(1mA～5mA)以及中大电流(大于5mA)下工作，效率最高可达95％～99％，且适用于宽范围输出电流，对于各种电流值范围的交流电可以进行高效率整流，具有广泛的应用前景。

Synchronous rectifier and wireless charging system

【技术实现步骤摘要】
同步整流器及无线充电系统
本公开属于无线充电
，涉及一种同步整流器及无线充电系统。
技术介绍
无线充电技术源于无线电能传输技术，一般常见的为电磁感应式或者为谐振式充电。由于充电设备与用电器之间在充电过程中无需采用实体的连接线进行连接，具有方便且美观的效果，在消费电子领域，诸如：智能手环、智能手机、智能手表、蓝牙耳机、平板电脑、可穿戴式设备等对于无线充电的需求越来越强烈，在智能家居以及工业领域等相关领域，也逐步趋向无线化，诸如：照明系统、安防系统、影院系统、扫地机器人以及无人机等具有无线充电的需求。在上述需求下，发展无线充电需要满足如下几个需求：安全性、高效性以及成本降低等。在无线充电或无线电力传输系统中，发射机和接收机物理分离并使用线圈或电感器传输交流(AC)电力。因此，直流(DC)-交流(AC)转换器是变送器的关键部件，交流(AC)-直流(DC)转换器是接收器的关键部件。在无线充电系统中，发射器(发射器芯片)和接收器(接收器芯片)的功率传输效率非常重要，决定效率的主要因素是功率放大器(DC-AC转换器)和整流器(AC-DC转换器)的转换效率。通常情况下整流器的工作效率大约在70％～80％左右，即在相同变化电流的情况下，功率转换效率较低。因此，亟需提出一种具有较高工作效率的整流器结构。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种同步整流器及无线充电系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种同步整流器，包括：两组低位MOS管，每组低位MOS管中并联有若干个低位MOS管，其中一组低位MOS管的源漏极分别连接：第一交流输出端和地，另一组的源漏极分别连接：第二交流输出端和地；两个高位MOS管，其中一个高位MOS管的源漏极分别连接：第一交流输出端和该同步整流器的直流输出端，另一个高位MOS管的源漏极分别连接：第二交流输出端和该同步整流器的直流输出端；其中，每组低位MOS管中，若干个并联的低位MOS管各自的栅极经过开关分别对应并联连接至一栅压控制电路的外部输出端，所述栅压控制电路用于在不同的电流状态下对应驱动所述若干个并联的低位MOS管：都处于关闭状态，都处于开启状态，或者其中一个开启另一个关闭。在本公开的一实施例中，所述两个高位MOS管各自的栅极分别与该栅极所连接的交流输入端相对的另一交流输入端所对应的支路上的栅压控制电路经由一升压电路连接。在本公开的一实施例中，每组低位MOS管中，所述栅压控制电路的外部输入端连接至第一交流输入端/第二交流输入端。在本公开的一实施例中，每组低位MOS管中，所述栅压控制电路包括：运算放大器和双参考电压开关。在本公开的一实施例中，所述运算放大器的两个输入端中一个输入端为第一交流输入端/第二交流输入端，另一个输入端为双参考电压开关的输出，所述运算放大器的输出端连接至双参考电压开关的输入端，所述运算放大器的输出端作为所述栅压控制电路的外部输出端。在本公开的一实施例中，所述同步整流器工作于被动模式，所述被动模式对应为低电流默认开启，低电流的电流I范围为：0＜I≤1mA，在所述被动模式下，高位MOS管和低位MOS管均处于关闭状态，对应的各个MOS管的寄生二极管工作。在本公开的一实施例中，所述同步整流器工作于半开模式，所述半开模式工作于小电流下，小电流的电流I范围为：1mA＜I≤5mA，在所述半开模式下，高位MOS管都开启，低位MOS管都关闭。在本公开的一实施例中，所述同步整流器工作于第一全开模式，所述第一全开模式工作于小电流下，小电流的电流I范围为：1mA＜I≤5mA，在所述第一全开模式下，高位MOS管都开启，两组低位MOS管中每一组中并联的若干个低位MOS管中第一数量的低位MOS管开启，第二数量的低位MOS管关闭。在本公开的一实施例中，所述同步整流器工作于第二全开模式，所述第二全开模式工作于中大电流，中大电流的电流I范围为：I＞5mA，在所述第二全开模式下，高位MOS管都开启，低位MOS管都开启。根据本公开的另一个方面，提供了一种无线充电系统，包含本公开提及的任一种同步整流器。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的同步整流器及无线充电系统，具有以下有益效果：(1)通过设置两组低位MOS管分别连接在交流输出的两端，两个高位MOS管的一端分别连接于交流输出的两端，另一端连接该同步整流器的直流输出端，并且通过栅压控制电路对每组低位MOS管中若干个并联的低位MOS管开闭状态的控制，若干个并联的低位MOS管具有如下工作状态：同时关闭、第一数量的低位MOS管开启第二数量的低位MOS管关闭以及同时开启，对应该同步整流器能够在低电流(0～1mA)、小电流(1mA～5mA)以及中大电流(大于5mA)下工作，效率最高可达95％～99％，且适用于宽范围输出电流，对于各种电流值范围的交流电可以进行高效率整流，具有广泛的应用前景；(2)其中，还可以通过设置每组低位MOS管中并联的低位MOS管中开启和关闭的MOS管数量，即通过设置不同的第一数量和第二数量比例，来调控不同工作模式(半开模式和第一全开模式)对应的电流范围。由于半开模式和第一全开模式工作范围重叠，均在小电流(1mA～5mA)范围下工作，半开模式和第一全开模式这两个模式之间的切换是通过变化每组低位MOS管中开启和关闭的MOS管的比例实现的。(3)该同步整流器对应四种工作模式，分别为被动模式、半开模式、第一全开模式以及第二全开模式，各个模式下的整流效率均高于或最差与现有技术持平，其中尤其在第一全开模式下，对应为低电流情况，能够实现高达92％～99％的整流效率，有效提升了整流效率；(4)在一实施例中，通过利用栅压控制电路的输出(对应外部输出端)同时作为高、低位MOS管的栅压控制，简化了电路的同时实现了同步控制。附图说明图1为根据本公开一实施例所示的同步整流器的结构示意图。图2为如图1所示的同步整流器处于无线充电系统中的结构示意图。图3为如图1所示的同步整流器处于被动模式(passivemode)下的电路结构等效图。图4为与图3对应的电路工作时序图。图5为如图1所示的同步整流器处于半开模式(halfmode)下的电路结构等效图。图6为与图5对应的电路工作时序图。图7为如图1所示的同步整流器处于第一全开模式(fullmode1)下的电路结构等效图。图8为与图7对应的电路工作时序图。图9为如图1所示的同步整流器处于第二全开模式(fullmode2)下的电路结构等效图。图10为与图9对应的电路工作时序图。【符号说明】BC1：第一升压电路；BC2：第二升压电路；AC1：第一交流输出端；AC2：第二交流输出端；G1：第一栅压控制电路的输出；G2：第二栅压控制电路的输出；G3：第三栅极；G4：第四栅极；M1_L：第一第一MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步整流器，其特征在于，包括：/n两组低位MOS管，每组低位MOS管中并联有若干个低位MOS管，其中一组低位MOS管的源漏极分别连接：第一交流输出端和地，另一组的源漏极分别连接：第二交流输出端和地；/n两个高位MOS管，其中一个高位MOS管的源漏极分别连接：第一交流输出端和该同步整流器的直流输出端，另一个高位MOS管的源漏极分别连接：第二交流输出端和该同步整流器的直流输出端；/n其中，每组低位MOS管中，若干个并联的低位MOS管各自的栅极经过开关分别对应并联连接至一栅压控制电路的外部输出端，所述栅压控制电路用于在不同的电流状态下对应驱动所述若干个并联的低位MOS管：都处于关闭状态，都处于开启状态，或者其中第一数量的低位MOS管开启第二数量的低位MOS管关闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种同步整流器，其特征在于，包括：
两组低位MOS管，每组低位MOS管中并联有若干个低位MOS管，其中一组低位MOS管的源漏极分别连接：第一交流输出端和地，另一组的源漏极分别连接：第二交流输出端和地；
两个高位MOS管，其中一个高位MOS管的源漏极分别连接：第一交流输出端和该同步整流器的直流输出端，另一个高位MOS管的源漏极分别连接：第二交流输出端和该同步整流器的直流输出端；
其中，每组低位MOS管中，若干个并联的低位MOS管各自的栅极经过开关分别对应并联连接至一栅压控制电路的外部输出端，所述栅压控制电路用于在不同的电流状态下对应驱动所述若干个并联的低位MOS管：都处于关闭状态，都处于开启状态，或者其中第一数量的低位MOS管开启第二数量的低位MOS管关闭。


2.根据权利要求1所述的同步整流器，其特征在于，所述两个高位MOS管各自的栅极分别与该栅极所连接的交流输入端相对的另一交流输入端所对应的支路上的栅压控制电路经由一升压电路连接。


3.根据权利要求1或2所述的同步整流器，其特征在于，每组低位MOS管中，所述栅压控制电路的外部输入端连接至第一交流输入端/第二交流输入端。


4.根据权利要求3所述的同步整流器，其特征在于，每组低位MOS管中，所述栅压控制电路包括：运算放大器和双参考电压开关。


5.根据权利要求4所述的同步整流器，其特征在于，所述运算放大器的两个输入端中一个输入端为第一交流输入端/第二交...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖京，宋垠锡，金晖哲，朴英俊，闵东振，
申请(专利权)人：江西联智集成电路有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36