[发明专利]CMOS全波整流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种整流器电路，以及更加具体地涉及一种CMOS全波整流器电路。

背景技术

通常，整流器用于AC到DC电压的转换。图1示出了包括二极管电桥105的常规全波整流器。二极管电桥105可以被认为是非线性的双端口装置，其具有输入电压u₁(t)，输出电压u₂(t)，以及四个二极管101、102、103和104。通常，输出端口连接到负载106。如果负载106是纯阻性负载107，则输入电压u₁(t)的符号定义了通过整流器105的电流路径，即电流是否流过二极管101和102，或流过二极管103和104。然而，通过负载107的电流在两种情形中都具有相同的方向。得到的u₂(t)可以由以下给出：

u₂(t)＝|u₁(t)|-2u_D  如果|u₁(t)|≥2u_D以及    (1a)

u₂(t)＝0    如果|u₁(t)|＜2u_D，              (1b)

其中u_D表示跨一个二极管的电压降。作为通常的缺点，跨负载107的电压降不是输入电压差|u₁(t)|的全部幅度，而是减小了2u_D，也就是说，减小了两个二极管的电压降(典型地，1.4V)。对于低功率的应用，二极管电压能够显著地影响电路的总体功耗。

如图1所示的二极管电桥通常被用于供应电压(supply voltage)的产生。在这种情况下，负载可以是并联连接的电阻器108(代表复杂电子电路的功耗)和平滑电容器109。对于输入信号u₁(t)的给定频率，电容器109通常被选择为足够大，以确保接近常数的供应电压u₂(t)。

发明内容

用于整流的整流器和方法包括电桥，其与二极管相对有益地利用开关而实现。该开关可以是，但不限于，MOS晶体管。例如，该整流器可以被用在多种应用中，例如医学或汽车应用。

根据本发明的实施例，提供了一种整流器电路，其包括第一和第二输入端，用于接收矩形波输入电压，以及第一和第二输出端，用于提供整流的dc输出电压。第一开关连接在第一输入端和第一节点之间，该第一节点连接到第一输出端。第二开关连接在第二输入端和第一节点之间。第三开关连接在第一输入端和第二节点之间，该第二节点连接到第二输出端。第四开关连接在第二输入端和第二节点之间。当输入电压具有第一极性时，第一开关和第四开关被选通(gated)；以及当输入电压具有与第一极性相反的第二极性时，第二开关和第三开关被选通，从而提供其幅度基本上等于输入电压的幅度的输出电压。

根据本发明的有关实施例，第一开关、第二开关、第三开关和第四开关可以是MOS晶体管。例如，第一开关、第二开关可以是PMOS晶体管，第三开关和第四开关可以是NMOS晶体管。可以通过第一输入端和第二输入端中的一个选通第一开关和第四开关，以及可以通过第一输入端和第二输入端中的另一个选通第二开关和第三开关。电阻和电容的并联负载组合可以连接到整流器电路在第一和第二输出端之间。或者，可以将电阻性负载连接到整流器电路在第一和第二输出端之间，而没有分立的并联电容器。该负载和整流器电路可以集成在单个芯片上。该电路可以用于确保期望的供应电压的极性。

根据另一本发明的实施例，一种极性保护电路，包括上述实施例的整流器电路。在另一实施例中，一种植入医疗器材，例如视网膜植入物或者耳蜗植入物，包括上述实施例的整流器电路。根据本发明的又一实施例，一种芯片，包括上述实施例的整流器电路和连接在第一和第二输出端之间的电阻和电容的并联负载组合。或者，该负载可以是电阻性负载，而没有分立的并联电容器。负载可以包括信号处理器。