[发明专利]动态开关式整流电路及方法

说明书

动态开关式整流电路及方法，电路包括MOSFET，其漏极和源极分别连接交流电源的相线和中线，并将电流通过源极到漏极的一端作为直流输出端：一电流检测及控制电路包括一输入电流导体，串联在MOSFET的源极和漏极的电流回路中，交流电源的至少一正半周期和负半周期的电流流经该输入电流导体，电流检测及控制电路根据输入电流导体的电流输出一开关控制信号；其中，该开关控制信号发送至MOSFET的栅极，以控制MOSFET打开或关闭。本发明利用MOSFET极低的导通内阻作为整流电路，在大电流、高功率整流电路上可极大的降低整流压降，从而降低功耗，设计结构简单、可靠，应用领域广泛。

技术领域

本发明涉及一种整流电路，更具体地，涉及一种使用霍尔效应开关检测电流，以实现动态控制MOSFET的动态开关式整流电路及方法。

背景技术

通常的AC转换DC的整流电路是利用二极管的P-N结的单向导通特性实现。当小电流流经二极管时，普通二极管将有0.7V电压降，肖特基类型的二极管有0.3V。如果大电流流经二极管，比如100A或者200A，该压降可以高达1.0V或者更高。由此产生100W或者200W的功耗。在大电流整流应用的领域比如汽车的发电机等，该功耗是非常可观的。尤其在汽车发动机125摄氏度的环境温度里，150A最大的整流要求下，由二极管整流所产生的功耗将大大的降低设备的效率，可靠性。

MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，这里指大功率MOSFET，利用其非常低的导通时的电阻特性，应用在整流电路上。例如，由Linear Technology制作的一款型号为LT4310/LT4320-1的芯片，用于控制由四个N通道MOSFET组成的整流桥。美国专利文献20140129850(授权LinearTechnology)公开一个开关式MOSFET整流桥电路，在该申请的0048段落中描述了由比较器和无源电路控制MOSFET，其通过检测输入电流的极性由比较器和无源电路控制MOSFET导通或截止。

由电压比较器或者固态电路检测AC电压过零点极性用于控制MOSFET打开或者关闭状态。这类型的MOSFET控制电路比较复杂。在动态感性负载和容性负载的情况下，电压检测可能不够可靠。

发明内容

本发明旨在于提供一种动态开关式整流电路及方法，其通过电流检测控制MOSFET。

本发明的目的是为大电流整流应用上提供简单，高效率的方案。

以下所表达的发明内容，由此产生的附带功能、特点，或者通过实践所产生的，都属于本发明范畴。本发明的目的、优点将由附带的设计图纸以及权利要求予以展示。

为取得上述效果以及实现上述目的，本发明包括一电流检测部件，其包括：一形成一间隙的铁磁芯；一导体缠绕在铁芯上；其中，当电流通过导体时，磁芯的间隙产生电磁场；一霍尔效应开关安装在间隙内。该霍尔效应开关在交流电流或半波电流通过导体时的半周期内，产生开信号和关信号。

另一方面，本发明还提供一种方法，用于将来自AC电源的AC电压转换为一DC输出端的一DC电压，其包括将MOSFET的源极和漏极分别连接AC电源的相线与中性线，将其中一端作为DC输出端。在至少一AC电源的正半周期和负半周期，检测通过MOSFET的源极和漏极的电流，以根据该电流产生一开关控制信号；以及根据该开关控制信号控制MOSFET的导通和截止。

在一些实施例中，检测步骤包括：电流通过一输入电流导体，该输入电流导体在一个C型铁磁芯绕过至少一匝；以及由安装在C型铁磁芯内的霍尔效应开关产生该开关控制信号。该霍尔效果开关根据铁磁芯的间隙的磁通密度在第一状态和第二状态之间改变其状态，以产生该开关控制信号。