[发明专利]一种全桥整流器及自适应调节装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及全桥整流器，尤其是涉及一种全桥整流器自适应调节装置。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。