[实用新型]带有同步整流功能的CMOS整流电路及整流器

说明书

带有同步整流功能的CMOS整流电路及整流器，包括电源VRF、至少两个电阻、晶体管MP0、MN0、电容C、开关S1、S2，所述电源VRF发出栅极控制信号，栅极控制信号传输至至少两个开关晶体管处，控制开关晶体管开闭，以实现整个整流电路跟随输入信号的同步控制功能。本实用新型的带有同步整流功能的CMOS整流电路及整流器，在HF频段(13.56MHz)，输入电压为1V的条件下，整流电路输出电压能够达到1.47V，并且在负载为80KΩ的条件下，整流电路的转换效率达到55％。

技术领域

本发明涉及一种带有同步整流功能的CMOS整流电路及整流器，属于半导体器件领域。

背景技术

射频-直流转换指的是：利用空间的无线射频信号，将射频信号进行能量收集，转换为直流电源，为低功耗的微电子通信设备自身系统供电。

不管射频能量传导的机制和最终的应用如何，能量转换器传导射频电路的能量时输出的射频电能都应该是通过交流射频电流或者是交流射频电压的一种传输形式。由于交流射频能量无法被直接地使用，为了给所有的电子射频电路设备提供一个可以直接利用的射频直流电源，就需要使用RF-DC整流器，如图1所示。

感应线圈或天线捕获射频信号，然后将耦合能量传递给谐振调谐电路，以产生高交流电压，然后由整流器将其转换为直流电压，在下游为信号处理器供电。由此可见，高效率的整流器在扩展读取距离和降低发射机的功率需求方面是必不可少的。

目前传统的全波桥式整流器最常使用二极管和整流电容的组合来设计和实现。最简单的二极管整流电路由一个半波整流二极管和电容构成，这种全波桥式整流器仅二极管能够同时实现一个半波整流，不但大大浪费了二极管输入的交流电压信号的一半周期，而且整个输出交流电压的纹波也很大。为了有效改进二极管半波整流的输出，提出了一种全波桥式的整流器,它能够充分利用整个输入的周期，功率转换效率较半波整流大大提高，并且半波整流电路能够缩小纹波，使输出电压的波形更加平滑。然而，二极管需要消耗0.7V至1V的导通压降，若在输入低功率的交流信号的情况下根本无法正常进行整流工作。因此，具有低正向导通压降的肖特基二极管应运而生，其电压降仅0.4V，大大提高了电路的PCE。但是，肖特基二极管的成本很高，且无法应用于大规模集成电路，因而其使用受到了限制。其后，二极管连接的MOS管将传统二极管和肖特基管取而代之，CMOS整流结构被广泛运用。

二极管整流的缺点很明显，体积太大，不便于集成，以及每个二极管的电压降都有0.7V，运用到电路中的电压损耗是不可估量的。所以传统的二极管整流器的应用受到了很大限制。相对来说MOS管的面积很小，便于集成，所以MOS管在一定程度上可以取代传统的二极管进行整流。整流块可以分为两大类，电压倍增和全桥整流器，它们都有共同的问题。首先，低的射频输入电压会导致低电压转换效率，从而导致低输出电压。因为低输入信号等于阈值电压，刚好足以补偿MOS管所需的正向压降。或在最坏的情况下会低于阈值电压。其次，二极管连接的晶体管的电荷转移状态(ON-OFF)期间引入的反向漏电。因此倍压整流器的电压降和漏电流对整流器的功率传输效率(PCE)都有很大影响。因此在实际电路中需要对整流模块进行电路改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有同步整流功能的CMOS整流电路，技术方案包括电源VRF、至少两个电阻、晶体管MP0、MN0、电容C、开关S1、S2，其特征在于，所述电源VRF发出栅极控制信号，栅极控制信号传输至至少两个开关晶体管处，控制开关晶体管开闭，以实现整个整流电路跟随输入信号的同步控制功能。

进一步地，所述开关晶体管的栅极和漏极之间引入有补偿电压V_C，栅源连接成交叉耦合的结构。

进一步地，采用二倍压整流电路，二倍压整流电路中设有至少两个二极管，每个二极管对应一个自阈值调节模块。