[实用新型]桥式整流电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电路领域，具体地，涉及一种桥式整流电路，该桥式整流电路中所含开关器件的驱动电压受到限制。

背景技术

桥式整流电路广泛用于各种应用中，特别是用来将交流(AC)电流整流为直流(DC)电流。附图1中示出了一种常规的桥式整流电路。如图1所示，该桥式整流电路包括4个二极管101、102、103、104，这四个二极管成电桥连接。在第一输入IN1和第二输入IN2处输入的AC电流，通过该桥式整流电路，可以在第一输出OUT1和OUT2处变换为DC电流。通常，例如可以在输出OUT1和OUT2之间连接电容器C1以便提供稳定的DC输出电压。

输出OUT1和OUT2之间的输出电压Vout可以如下计算：

Vout＝MAX(ABS(V_IN1-V_IN2))-2*Vdiode，

其中，MAX(x)表示取“x”的最大值，ABS(x)表示取“x”的绝对值，V_IN1和V_IN2分别表示输入IN1和IN2处的电压，以及Vdiode表示二极管(101，102，103，104)导通时的压降。

如果输入电压足够高(即，V_IN1和V_IN2相差足够大)，则输出电压也足够大，二极管上的压降Vdiode可以忽略不计。此时，电路的转换效率较高。

然而，当前的电路应用，特别是集成电路应用，趋向于使用小的DC电压。因此，在这种低输出电压应用中，二极管上的压降相对较大，从而导致电路的转换效率降低。

为了提高电路的转换效率，可以使用导通时压降较小的肖特基二极管。图2中示出了这样一种桥式整流电路，与图1所示的电路相比，其中的整流二极管均替换为肖特基二极管201、202、203、204。

为进一步提高电路的效率，还可以使用开关器件如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)来代替桥式整流电路中的二极管元件。图3中示出了这样一种桥式整流电路，与图2所示的电路相比，以两个NMOSFET(N型MOSFET)303和304代替了两个下侧肖特基二极管203和204，在电桥上侧则仍然采用了两个肖特基二极管301和302。

在图3所示的桥式整流电路中，当输入IN1与IN2之间的电压差大于输出电压时，二极管301将被正向偏置并因此导通。因此，电流从第一输入IN1通过二极管301而对电容器C1充电，并通过NMOSFET 304而返回到第二输入IN2。同样，当输入IN2与IN1之间的电压差大于输出电压时，二极管302将导通。此时，电流从第二输入IN2通过二极管302而对电容器C1充电，并通过NMOSFET 303而返回到第一输入IN1。

如果将NMOSFET 303和304的导通电阻做得极低(这是可以通过当前的半导体工艺实现的)，那么整个整流电路上的压降可以仅为一个二极管(301或302)上的电压，从而可以进一步提升电路的转换效率。

图3所示的电路当以分立器件来实现时，可以很好地工作。但是，如果需要将这种电路集成到芯片中，则可能存在问题。具体来说，在当前的集成电路工艺中，晶体管的栅介质层做得越来越薄，以实现更好的源漏导通电阻性能。这使得MOSFET的栅源电压(Vgs)存在上限，否则栅介质层将可能击穿。因此，当图3的电路实现为集成电路时，如果输入IN1和IN2之间的电压差相对于Vgs的上限过大时，将不能如图3所示那样来直接驱动MOSFET。

为了避免MOSFET的驱动电压过高而导致其栅介质击穿，已经提出了使用单独的驱动电路来为MOSFET提供较低驱动电压。这种驱动电路需要单独的电源来为其供电。而且由于通常需要MOSFET进行快速开关，因此这种电源应当是强电源。此外，驱动电路的时序需严格控制，以避免2个MOSFET 303和304同时导通。因此，这种驱动电路及相应电源的实现成本较高。

有鉴于此，有必要提供一种新颖的桥式整流电路，该电路使用开关器件以增加转换效率，同时又以简单的配置实现开关器件的驱动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种桥式整流电路，该电路可以以简单的配置实现，且其中所含的开关器件的驱动电压可以受到限制。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种桥式整流电路，包括：成电桥连接的整流部分，包括位于电桥下侧的整流开关器件；以及驱动部分，接收各整流开关器件的相应驱动电压，并将上限值受限的驱动电压输出至相应整流开关器件的控制端子。