[发明专利]有源整流器

说明书

本发明提供一种有源整流器，可用于无线充电系统。该有源整流器以桥接方式连接了第一至第四开关元件，各开关元件分别连接了比较器和参考电压切换器。根据各参考电压切换器，消除各开关元件基于自身寄生电容工作的时间，从而能够提高有源整流器的转换效率。因此，能够提供可在输入电流范围宽的无线充电系统中稳定工作的同时，可用于要求高效率的系统中的高效率的有源整流器。

技术领域

本发明涉及用于无线充电系统的有源整流器。

背景技术

随着社会的发展，电子设备得到广泛应用，并且其应用范围和数量在不断增加。这种电子设备基本都需要电源的供应，为了提供电源，需要发电机、功率发送器、功率接收器、变换器等各种电力设备。电力变换器可分DC/DC(直流/直流)变换器、DC/AC(直流/交流)变换器、AC/DC(交流/直流)变换器，通常将AC/DC变换器称作整流器。

近几年，智能手机、平板电脑、智能手表、蓝牙耳机、穿戴式设备等IoT(物联网)环境中使用的IT设备的数量在逐渐增加。因此，比起以往，对无线充电技术的需求呈增长趋势。无线充电或无线电力传输在物理上可分为功率发送侧和功率接收侧，可利用线圈或电感等来传送交流电。在功率发送侧核心是DC/AC变换器，在功率接收侧核心是AC/DC变换器。

图1是表示无线充电系统的概念图。在无线充电系统中，功率发送侧和功率接收侧的电力传输效率非常重要，决定效率的主要因素是DC/AC变换器12和AC/DC变换器22(即整流器)的转换效率。在无线充电系统中，为了获得稳定的电力传输，功率发送侧和功率接收侧按照规定的标准进行通信，根据发送侧和接收侧的状态进行电力传输。功率发送器传输的电量根据情况会有所变化，因此在接收侧，需要可针对宽的电力范围或电流范围工作的AC/DC变换器(即整流器)。

图9表示现有技术中的用于无线充电系统中的有源整流器，(a)表示结构示意图，(b)表示工作时的时序图。如图9(a)所示，以桥接方式连接了第一～第四开关元件M1～M4，在第一开关元件M1与第三开关元件M3之间的连接点AC1和第二开关元件M2与第四开关元件M4之间的连接点AC2之间连接了功率接收器24，并且分别与各开关元件连接了第一～第四比较器201～204。与四个开关元件M1～M4分别并联连接的二极管表示各开关元件的寄生电容。G1～G4表示第一～第四比较器201～204的输出信号。如图9(b)所示，以连接点ACl与第一比较器201的输出G1为例时，连接点AC1的电压下降至小于地电位时，第一比较器201的输出G1变成高电平，第一开关元件M1被导通，其他开关元件的工作原理也是同样的。

但是，在图9(a)所示的有源整流器中，例如，在开关元件M1截止后，开关元件M2应立即导通，但实际上很难做到这一点，这是因为包括比较器的反馈控制环中存在时间延迟，无论将反馈控制设置得多么快速，这种时间延迟是不可避免的。在延迟时间内，由于开关元件未被导通，因此通过自身的寄生电容工作，这使得整流器的转换效率下降。

另外，在无线充电系统中，想要提高电力传输效率就需要提高整流器的AC/DC转换效率，而想要提高整流器的AC/DC转换效率，需要使图9中的各开关元件M1～M4的阻抗非常小，为此各开关元件M1～M4的尺寸会变得很大，在这种情况下，各开关元件导通或截止时会产生振铃现象(ringing)。因此，整流器的转换效率会下降。

发明内容

本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种用于无线充电系统的工作电流范围宽的有源整流器。