[发明专利]具有改进的晶体管关断控制方法的有源二极管

说明书

技术领域

本发明涉及整流器，尤其涉及使用有源二极管进行操作的有源整流器。

背景技术

图1是图示已有的有源二极管电路的图，图2是图示由延迟引起的正向导通的示例的图，其中，延迟可以由于图1中图示的比较器和栅极驱动器二者而发生。

有源二极管包括开关M1；并且由于MOSFET特性，寄生二极管D1位于漏极与源极之间。当作为寄生二极管D1的相对端处的电压即阴极K和阳极A处的电压的VKA转变为负使得D1导通时，有源二极管检测该时间点并且导通开关M1以减少传导损耗。然而，如可以在图2中看出的，如果存在由于比较器10和栅极驱动器20二者而发生的延迟较长的情况，则如图2所图示的，即使VKA已转变为(+)，也可能产生M1导通的区间。在这里，发生有源二极管的正向导通，这导致不必要的电力消耗。如果控制电路已被设计成具有最小延迟，则可以减小正向导通的区间时长；然而，的确发生了一些不可避免的延迟，并且如果VKA信号非常快，则由延迟引起的问题可能会更大。

换言之，在使用有源二极管来处理高速输入信号的情况下，由于由比较器10、栅极驱动器20等引起的受控的控制信号的延迟，即使当有源二极管应当关断时，有源二极管也仍然导通，因此导致有源二极管的正向导通。这样的特性是导致不必要的电力消耗的原因。

技术问题

本发明的目的是提供能够改进其功耗的有源整流器。

此外，本发明的目的是提供满足快速动态特性的有源整流器。

技术方案

有源二极管包括：比较器，其对晶体管的寄生二极管的相对端处的电压进行比较；以及栅极驱动器，其响应于比较器的比较结果来控制晶体管的栅极端子，其中，有源二极管估计晶体管导通的时间并且使用所估计的时间来控制晶体管的栅极端子。

有源二极管还可以包括导通时长估计器，其通过使用相对端电压信号来估计晶体管导通的时间，相对端电压信号表示寄生二极管的相对端处的电压是正还是负。

导通时长估计器可以包括：第一电容器，其响应于相对端电压信号为负而根据第一信号的水平和第二信号的水平而被充电，第一信号和第二信号是根据相对端电压信号而生成的；第二电容器，其响应于相对端电压信号为负而根据第一信号的水平和第二信号的水平而被充电，第一信号和第二信号是根据相对端电压信号而生成的；以及第三电容器，其响应于相对端电压信号为负而被充电，其中，有源二极管可以将第一基准信号或第二基准信号与比较信号进行比较并且估计晶体管导通的时间，其中，第一基准信号和第二基准信号可以由于对第一电容器和第二电容器进行充电而分别生成的，比较信号是由于对第三电容器进行充电而生成的。

第一信号的脉冲水平可以针对相对端电压信号的每个周期而改变，以及第二信号的脉冲水平根据相对端电压信号的下降沿而改变。

第一电容器和第二电容器可以具有相同的电容，第三电容器可以具有比第一电容器和第二电容器更小的电容。

导通时长估计器可以用将比较信号与基准信号进行比较，基准信号具有在第一基准信号的电压和第二基准信号的电压中较大的电压。

导通时长估计器可以生成信号，该信号用于在比与比较信号进行比较的基准信号更高的区间处控制关断晶体管。

有源二极管可以还包括断开时刻控制器，其根据导通时长估计器的估计信号和栅极驱动器的栅极驱动信号来控制晶体管关断的时间点。

断开时刻控制器可以包括：断开控制器，其接收来自导通时长估计器的估计信号并且基于反相信号来延迟和输出所接收的估计信号，反相信号均通过对比较器的输出信号和栅极驱动器的栅极驱动信号进行反相来获取；以及逻辑电路，其接收来自断开控制器的延迟的输出信号并且关断栅极驱动器。

断开控制器可以包括可变延迟部件，其接收来自导通时长估计器的估计信号并且根据基本延迟值和可变附加延迟值来延迟和输出所接收的估计信号；以及计数器，其接收反相信号并且对附加延迟值进行计数。

计数器可以包括：D触发器，其接收反相信号；以及可逆计数器，其根据D触发器的输出来对附加延迟值进行上计数或倒计数。

断开控制器可以还包括延迟部件，其延迟栅极驱动信号的反相信号并且将所延迟的反相信号输出至D触发器。

断开控制器可以还包括延迟部件，其延迟栅极驱动信号的反相信号并且将所延迟的反相信号输出至D触发器。

有益效果