專利名稱：一種高效橋式整流驅(qū)動(dòng)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高效橋式整流驅(qū)動(dòng)控制電路，適用于開關(guān)電源中交流和直流均有可能同時(shí)輸入的情況下使用，并且輸入電壓不是很高的情況，效率有明顯的優(yōu)勢。
背景技術(shù)：
目前，在很多常規(guī)交流輸入的設(shè)備中，開關(guān)電源輸入整流通常采用二極管實(shí)現(xiàn)橋式整流，對(duì)于功率較小的電源，整流二極管上產(chǎn)生的損耗，對(duì)整機(jī)效率是有影響的。對(duì)于功率較大的電源，整流二極管上產(chǎn)生的損耗則對(duì)整機(jī)效率的影響比重明顯增加，如果散熱措施不夠好，甚至影響到整個(gè)產(chǎn)品可靠性。另一種橋式整流電路采用兩個(gè)二極管作為上管，另外兩個(gè)MOS管作為下管的混合整流方式，這種方式有效改善了兩個(gè)二極管壓降大所產(chǎn)生的散熱及損耗的問題，提高了產(chǎn)品效率。相比于簡單的橋式二極管整流，下管驅(qū)動(dòng)相對(duì)比較容易，且上管是二極管，不會(huì)產(chǎn)生電流反向流動(dòng)，也不存在橋臂直通的風(fēng)險(xiǎn)。但是這種方式還是不能完全的解決剩余的兩個(gè)二極管上管產(chǎn)生損耗的問題。在對(duì)于要求體積小，電流較大，功率密度高的產(chǎn)品上還是不太適用。電源產(chǎn)品，常見的有交流輸入電壓和直流輸入電壓兩種，但是也有要求交流直流輸入均可工作的要求，例如有的產(chǎn)品24VAC輸入和12VDC輸入要求兼容設(shè)計(jì)，功率在20-40W之間，甚至更高的功率要求，此時(shí)我們提到的輸入端整流部分對(duì)整機(jī)效率的影響至關(guān)重要，如果使用橋式整流，假定二極管壓降在0. 7V，輸入電流為IA則平均損耗為Pa = 0. 7X2 =1. 4W，如果使用兩個(gè)二極管作為上管和兩個(gè)MOS管作為下管的混合整流方式，整流橋臂上損耗幾乎降低一半，顯然為了徹底降低橋臂損耗，明顯的提高效率，我們可采用全部MOS管整流的方式來實(shí)現(xiàn)整機(jī)效率有明顯提升。但將上管改為MOS管，存在驅(qū)動(dòng)難的問題，主要是需要檢測橋臂電流。常規(guī)方法是增加取樣電阻，通過判斷電阻上的電流方向決定是否開通及開通哪對(duì)橋臂，這樣增加了損耗，也增加了復(fù)雜性。如果設(shè)計(jì)不好會(huì)明顯降低效率，并且會(huì)降低系統(tǒng)可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務(wù)是提供一種高效橋式整流驅(qū)動(dòng)控制電路，它能將常規(guī)的整流二極管使用高效的MOS管整流進(jìn)行替代，以滿足在輸入電流較大的情況下，極大的提高電源工作效率，提聞可罪性。為了解決上述任務(wù)，本發(fā)明的解決方法是；一種高效橋式整流驅(qū)動(dòng)控制電路，有功率電路和電流檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于；整流MOS管Q1，整流MOS管Q2，整流MOS管Q3，整流MOS管Q4組成一個(gè)高效橋式主功率電路，整流二極管D3，三極管Q7組成整流MOS管Ql電流方向檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，整流二極管D4，三極管QlO組成另一個(gè)整流MOS管Q3電流方向檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，其中整流MOS管Q2，整流MOS管Q4的導(dǎo)通是分別與整流MOS管Q3，整流MOS管Ql同相位。[0008]控制電路部分是由Rl，R2，ZDl, ZD2組成的兩個(gè)下端MOS整流控制電路，VCCl供電，D3，Q7和驅(qū)動(dòng)控制電路組成對(duì)Ql進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，同樣VCC2供電，D4，QlO和驅(qū)動(dòng)電路組成對(duì)Q2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制；電流檢測電路主要是檢測上管MOS電流方向，有效地控制其對(duì)應(yīng)MOS管開通。例如，輸入為交流輸入供電，當(dāng)L正N負(fù)，且正旋波形輸入電壓高于C3電壓VDC+時(shí)，Ql，Q4對(duì)管導(dǎo)通，，L電壓經(jīng)過R2，ZD2組成穩(wěn)壓電路加在Q4基極，使其導(dǎo)通。Ql體內(nèi)二極管壓降為Vql，D3的壓降為VF1，Q7的B，E極壓降為Vbel，此時(shí)Ql體內(nèi)二極管流過電流，Vfi < Vbel+Vql,VCCl電流經(jīng)R3，D3通過，Q7關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電路工作，Ql開通。當(dāng)輸入正旋波電壓低于VDC+時(shí)，Ql體二極管沒有電流經(jīng)過，Vfi > Vbel+Vql，VCCl電流經(jīng)R3，Q7通過，Q7開通，驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷，Ql關(guān)斷。這時(shí)只有Q4開通，其他三個(gè)MOS管關(guān)斷，不影響橋式電路工作。當(dāng)N正L負(fù)電位Q3，Q2開通原理類似Ql, Q4開通過程。當(dāng)輸入電壓為直流供電時(shí)，由于輸入是橋式整流，對(duì)L，N極性無要求。假設(shè)輸入L正N負(fù)，則電流一直通過Ql，Q4，驅(qū)動(dòng)控制電路工作原理同上述一樣。本實(shí)用新型的有益效果當(dāng)出現(xiàn)要求交流輸入和直流輸入兼容且功率較大的時(shí)候，如果采用二極管進(jìn)行橋式整流，則產(chǎn)品產(chǎn)生的損耗就會(huì)過大，使得整機(jī)效率低，當(dāng)產(chǎn)品用于比較惡劣的環(huán)境條件下，容易影響產(chǎn)品可靠性。本實(shí)用新型采用新型橋式整流電路有效地將四個(gè)二極管整流所產(chǎn)生的損耗通過四個(gè)MOS管整流進(jìn)行替代，極大地提高了效率，降低了整機(jī)損耗的同時(shí)，發(fā)熱的減少，提高了產(chǎn)品的可靠性。巧妙地利用電路特性進(jìn)行合理的進(jìn)行控制，電路控制器件成本低，同時(shí)又將電源的效率提高，有效地為類似相關(guān)產(chǎn)品提供了一種節(jié)能又可靠的設(shè)計(jì)方案。

圖1常規(guī)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)方框圖圖2本實(shí)用新型方案設(shè)計(jì)方框圖圖3 二極管橋式整流原理圖圖4M0S管橋式整流原理圖圖中標(biāo)號(hào)說明參見圖1常規(guī)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)方框圖，前端采用三極管整流，后端采用DC-DC轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)整個(gè)電源方案。圖2采用本實(shí)用新型MOS管整流方式及后端DC-DC轉(zhuǎn)換方案來實(shí)現(xiàn)整個(gè)電源方案。參見圖3常見的二極管橋式整流原理圖由Dl，D2，D3，D4，Cl組成，圖4M0S管橋式整流原理圖有Ql，Q2，Q3，Q4，Cl組成橋式整流，VCCl和VCC2輔助供電及驅(qū)動(dòng)電路，Rl，ZDl和R2，ZD2組成的穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合圖2，圖4對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。其實(shí)施例只是符合本實(shí)用新型技術(shù)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)例，本實(shí)用新型包含卻不限于下述實(shí)施例所述內(nèi)容，即本實(shí)施例的內(nèi)容不是對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步限定。為了分析方便，本實(shí)施例只對(duì)單個(gè)閉合回路進(jìn)行分析，即Ql，Q4，C3組成的閉合回路。本實(shí)施例僅作為原理說明和電路分析，對(duì)本實(shí)施例原理分析，不是對(duì)本實(shí)用新型原理的限定。實(shí)施例；由Ql，Q4, C3組成的閉合回路中，Q4的導(dǎo)通時(shí)靠L網(wǎng)絡(luò)相對(duì)N網(wǎng)絡(luò)為高電位的時(shí)候，此時(shí)經(jīng)過R2和ZD2導(dǎo)通，使得Q4的柵極產(chǎn)生穩(wěn)定的工作電壓使得Q4飽和導(dǎo)通，對(duì)于Ql的導(dǎo)通，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，VCCl輔助電源用于提供Ql導(dǎo)通的能量，此時(shí)判定Ql能否導(dǎo)通的關(guān)鍵，是判斷其體內(nèi)二極管是否存在有正向?qū)娏?，如果產(chǎn)生正向?qū)娏?，D3導(dǎo)通則Q7不導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的是Ql導(dǎo)通，Q7導(dǎo)通則Ql不導(dǎo)通。通過巧妙地時(shí)序來對(duì)Ql進(jìn)行開關(guān)控制，在對(duì)Ql, Q4的器件選型上，可以很方便的選擇到合適的器件，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于關(guān)鍵的指標(biāo)在于耐壓Vds，導(dǎo)通內(nèi)阻Rds (on)及對(duì)應(yīng)不同要求情況下的封裝選擇也是非常豐富的。電容C3的作用主要是用來平滑交流輸入時(shí)候的工頻紋波的，使其作為后端DC-DC模塊輸入的條件比較穩(wěn)定。C3器件大小的選擇跟實(shí)際應(yīng)用條件相關(guān)。Q3，Q2，C3的工作原理和Q1，Q4，C3的工作原理相同，周而復(fù)始，達(dá)到采用MOS管進(jìn)行橋式整流的效果。本實(shí)用新型采用新型橋式整流電路，巧妙地利用電路特性進(jìn)行合理的進(jìn)行控制，電路控制器件成本低，同時(shí)又將電源的效率提高，對(duì)傳統(tǒng)的橋式整流來講是一種全新的設(shè)計(jì)方式。
權(quán)利要求1.ー種高效橋式整流驅(qū)動(dòng)控制電路，有功率電路和電流檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于；整流MOS管Q1，整流MOS管Q2，整流MOS管Q3，整流MOS管Q4組成ー個(gè)高效橋式主功率電路，整流ニ極管D3，三極管Q7組成整流MOS管Ql電流方向檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，整流ニ極管D4，三極管QlO組成另ー個(gè)整流MOS管Q3電流方向檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，其中整流MOS管Q2，整流MOS管Q4的導(dǎo)通是分別與整流MOS管Q3，整流MOS管Ql同相位。
專利摘要一種高效橋式整流驅(qū)動(dòng)控制電路，有功率電路和電流檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于；整流MOS管Q1，整流MOS管Q2，整流MOS管Q3，整流MOS管Q4組成一個(gè)高效橋式主功率電路，整流二極管D3，三極管Q7組成整流MOS管Q1電流方向檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，整流二極管D4，三極管Q10組成另一個(gè)整流MOS管Q3電流方向檢測及驅(qū)動(dòng)控制電路，其中整流MOS管Q2，整流MOS管Q4的導(dǎo)通是分別與整流MOS管Q3，整流MOS管Q1同相位。在輸入電壓不高的情況下，有明顯的效率優(yōu)勢。本電路適合交流和直流同時(shí)輸入，通過檢測功率管的電流方向自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)，防止了電流的反向流動(dòng)，提高了可靠性。本實(shí)用新型發(fā)明安全可靠，驅(qū)動(dòng)簡單，對(duì)傳統(tǒng)的橋式整流來講是一種全新的創(chuàng)新。
文檔編號(hào)H02M1/08GK202872622SQ201220391268
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者堯軍, 蘇斯恩 申請(qǐng)人:能極電源(深圳)有限公司