[实用新型]一种低压降有源二极管

说明书

技术领域

本申请涉及一种电子领域内的有源二极管。

背景技术

现在二极管的应用面极广，可是二极管有导通的压降，在大电流的场合下，导通压降带来的损耗是比较大的，器件必须的考虑热耗散而增加散热器及温度检测，设备的体积下不来，成本也增加不少。而在小电流检波的场合，导通压降的非线性会给信号形状带来影响。因此降低小信号应用场景下的正向压降损失，降低大电流应用场景下的功率耗散是二极管使用中需要解决的一个问题。

本申请提出一种非常理想的二极管，其单向导通压降很低，在小电流的情况下可以接近于0V；在大电流的情况下也可以通过合适的高速电子开关器件选择而控制其单向导通压降在小于商用的高速二极管，从而解决功耗的问题。

发明内容

用高速电子开关构成本申请的有源二极管的电流通路，通过附加控制电路控制高速电子开关在正向时导通，逆向时截止，即构成本申请的有源二极管。由于需要给电子开关附加控制电路供电，因此这种二极管是有源的，需要额外为其提供工作电流，但是其工作电流非常小。

常见的各种场效应管符合高速电子开关的特性，但是在大电流的情况下就要使用特殊的场效应管了，如果对耐压和电流有特殊要求，还需要选择其他满足特性的器件如三极管、IGBT等。这不代表本专利申请就限定了必须使用场效应管或者三极管、IGBT，只要能够作为高速开关的电子器件均可以被本申请的方案采用。

在利用外接电源的情况下，本申请通过将外接电源进行隔离后为附加控制电路供电，隔离的方式可以用震荡脉冲变压器变压隔离的方式，但是变压器会阻碍器件的微型化努力。

在应用场景可以提供足够的能量的情况下，如整流用途中，本申请可以利用反向电流或者正向电压提取的能量来为附加控制电路供电。

附图说明

图1是使用外接电源的有源二极管的原理图。

图2是使用自给能量的有源二极管的原理图。

如图1所示，本申请的有源二极管方案，通过对外接电源进行隔离和稳压后对有源二极管内部控制器件进行供电。内部器件检测到正向电压时驱动高速电子开关导通；当检测不到正向电压的时候驱动高速电子开关关闭。因此本申请在外部等价于一个外接电源供电的高速二极管。图1的有源二极管需要附加外接电源并进行隔离，隔离的方法可以采用脉冲变压器进行直流/交流变换后再整流；但是本方案可以在非常弱的电压和电流信号下工作，尤其适合于常规二极管工作在低电压小电流的情况下使用，如检波、逻辑判断等用途。如果应用场景对反向电流敏感或者不能提供下面图2的方案来提供足够的能量，也可以常用图1的方案。

如图2所示，本申请的另外一种有源二极管方案，其驱动高速电子开关的过程与图1所示的过程一致，即内部器件检测到正向电压时驱动高速电子开关导通；当检测不到正向电压的时候驱动高速电子开关关闭。但是其从工作的环境提取工作所需的能量来为内部器件供电，封装上可以和普通二极管一样，也可以外接极少数元器件如电容等。但是由于正常工作时正向压降很低，需要利用二极管所处的反向脉冲来提供能量，因此其适合于交流整流的应用场景，尤其是一些高频、大电流的工作场景下使用。如果应用场景下不能提供足够的反向的电压和反向电流(即不能由反向电压提供其工作需要的能量)，本方案的有源二极管可能会短时提高正向压降来吸取正向电压的能量，导致其正向压降会瞬时波动，这在交流电压波形不对称的整流应用场景下也是允许的；有足够的反向电压和电流的时候，本方案的有源二极管会有反向漏电流的情况存在，因此本图的方案不适合于检波或者逻辑判断电路。本图的方案由于不需要提供隔离电源，因此成本比图1方案低一些，器件体积也可以做的非常小。

本申请的有益后果是，通过有源地控制高速电子开关的正向导通来实现本申请的有源二极管低于常规二极管、常规高速二极管正向压降，可以实现弱信号的零损失检波、大电流下低功耗整流的目标。