本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及同步整流電路，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于可與輸出濾波電容直接并聯(lián)的低成本同步整流電路，即與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路及方法。

背景技術(shù)：
在低壓大電流交直流應(yīng)用中，首先需要一個(gè)橋式整流器將輸入的交流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鳎辉诮涣鬓D(zhuǎn)變?yōu)橹绷鞯倪^程中，橋式整流器的損失是降低整個(gè)系統(tǒng)效率主要因數(shù)；如通常橋式整流器的輸入電壓為6V，而橋式整流器兩端的電壓降是大約1.5V，即通過橋式整流器后的電位損失可以達(dá)到25％。為了減少損失，研究中發(fā)現(xiàn)，通過使用肖特基二極管，可以將損失降低50％左右，而使用如圖1所示的具有MOSFET的同步整流橋，則可以將損失進(jìn)一步降低(降低到幾乎為零的程度)，從而使得系統(tǒng)的效率大大提高。如圖1所示的MOSFET同步整流橋由兩個(gè)P溝道MOSFET和兩個(gè)N溝道MOSFET構(gòu)成，以上所述的四個(gè)MOSFET(兩個(gè)P溝道MOSFET和兩個(gè)N溝道MOSFET)由MOSFET同步整流橋的交流輸入驅(qū)動。這類的MOSFET同步整流橋電路結(jié)構(gòu)十分簡單，且成本低廉，并能在比較寬的輸入電壓范圍內(nèi)使用。但是此類MOSFET同步整流橋的輸出不能與輸出濾波電容直接并聯(lián)。具體的說，在此類MOSFET同步整流橋中，MOSFET的作用是同步整流橋的交流輸入控制的雙向開關(guān)閥，而不是用于電流流動的單向開關(guān)閥；因此，輸出濾波電容會向同步整流橋反向輸入電流而回饋到交流輸入或被MOSFET短路；由于以上所述的缺陷，導(dǎo)致了此類電路電源應(yīng)用的輸出必須是電感或電阻；并且限制了此類電路在許多場合的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路及方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路，包括包括MOSFET構(gòu)成的整流電路；所述MOSFET構(gòu)成的整流電路中包括兩個(gè)用于電流流動的單向開關(guān)閥和兩個(gè)雙向開關(guān)閥。作為對本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路的改進(jìn)：所述單向開關(guān)閥通過MOSFET和驅(qū)動電路A構(gòu)成；所述驅(qū)動電路A包括依次信號連接的MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)、電平比較器和驅(qū)動器；所述MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)包括電流源、電阻和穩(wěn)壓管；MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)的輸入端與MOSFET構(gòu)成的整流電路的電壓輸入端相連接，所述電阻的一端與MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)的輸入端相連接，所述電阻的另外一端與MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)的輸出端相連接，所述電流源和穩(wěn)壓管分別在MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)的輸出端與電阻相連接；所述電壓比較器包括參考電壓和比較器；所述參考電壓與比較器的正極輸入端相連接；所述MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)的輸出端與比較器的負(fù)極輸入端相連接；所述比較器的輸出端與驅(qū)動器的輸入端相連接；所述驅(qū)動器的輸出端與MOSFET的柵極相連接；所述的電流源通過在參考電壓上外接外接電阻產(chǎn)生。一種與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路的方法：MOSFET構(gòu)成的整流電路的電壓輸入端向MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)輸入輸入電壓Vin；所述MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)輸出輸出電壓VO；所述輸出電壓VO輸入到電壓比較器；電壓比較器通過輸出電壓VO和參考電壓Vref進(jìn)行比較后輸出電平信號；所述驅(qū)動器根據(jù)電壓比較器輸出的電平信號控制MOSFET的開通和關(guān)斷。作為對本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路的方法的改進(jìn)：當(dāng)輸入電壓Vin大于穩(wěn)壓管電壓VCLAMP時(shí)，MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓VO是VCLAMP；當(dāng)輸入電壓Vin小于穩(wěn)壓管電壓VCLAMP時(shí)，MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓VO＝ISS×RDET+VDS；所述VDS為MOSFET工作于同步整流狀態(tài)時(shí)，MOSFET所流過的電流IDS在MOSFET的導(dǎo)通電阻RDSON上的電壓降；所述電流IDS為負(fù)值，所述電壓降VDS<0。作為對本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路的方法的改進(jìn)：所述輸出電壓VO大于參考電壓Vref，比較器輸出低電平；所述參考電壓Vref大于輸出電壓VO，比較器輸出高電平。作為對本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路的方法的改進(jìn)：所述低電平經(jīng)驅(qū)動器輸出到MOSFET的柵極，使得MOSFET關(guān)斷；所述高電平經(jīng)驅(qū)動器輸出到MOSFET的柵極，使得MOSFET保持開通。作為對本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路的方法的改進(jìn)：當(dāng)MOSFET關(guān)斷時(shí)，流過MOSFET的電流換流到MOSFET的體二極管；所述MOSFET的體二極管的電流為零時(shí)，MOSFET的電壓降VDS增加；所述MOSFET的電壓降VDS大于穩(wěn)壓管電壓VCLAMP時(shí)，MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓VO為穩(wěn)壓管電壓VCLAMP。在現(xiàn)有的MOSFET同步整流橋中，由于四個(gè)MOSFET的作用都是受同步整流橋的交流輸入控制的雙向開關(guān)閥而不是用于電流流動的單向開關(guān)閥，MOSFET同步整流橋的輸出不能與輸出濾波電容直接并聯(lián)。所以在本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路及方法中，四個(gè)MOSFET中，采用了兩個(gè)MOSFET是被控制成用于電流流動的單向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)，如兩個(gè)P溝道MOSFET為單向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合，一個(gè)P溝道MOSFET和一個(gè)N溝道MOSFET為單向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合，或兩個(gè)N溝道MOSFET為單向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合；這樣的結(jié)構(gòu)組合使得MOSFET同步整流橋能與輸出濾波電容直接并聯(lián)，這種結(jié)構(gòu)組合的MOSFET同步整流橋輸出的電容沒有向同步整流橋反向輸入電流的通路；也就是說，通過如下的四種組合形成的一系列MOSFET同步整流橋都能與輸出濾波電容直接并聯(lián)(輸出電容沒有了向這同步整流橋反向輸入電流的通路)，四種組合如下：第一種組合(如圖4所示)：兩個(gè)P溝道MOSFET為雙向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)、兩個(gè)N溝道MOSFET為單向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合；第二種組合(如圖5所示)：兩個(gè)P溝道MOSFET為單向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)、兩個(gè)N溝道MOSFET為雙向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合；第三種組合(如圖2所示)：一個(gè)P溝道MOSFET和一個(gè)N溝道MOSFET為單向開關(guān)閥的的結(jié)構(gòu)、一個(gè)P溝道MOSFET和一個(gè)N溝道MOSFET為雙向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合；第四種組合(如圖3所示)：一個(gè)P溝道MOSFET和一個(gè)N溝道MOSFET為單向開關(guān)閥的的結(jié)構(gòu)、一個(gè)P溝道MOSFET和一個(gè)N溝道MOSFET為雙向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合；顯然以上所述的雙向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合中，驅(qū)動電路是由電阻和穩(wěn)壓管組成，成本低廉；但是以上所述的單向開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)組合中，驅(qū)動電路通常是由額外的驅(qū)動電路A或相應(yīng)的集成電路A構(gòu)成；而采用額外的驅(qū)動電路A的成本肯定比電阻和穩(wěn)壓管組成的驅(qū)動電路的成本要高。但是在本發(fā)明中，由于采用了兩個(gè)雙向開關(guān)閥和兩個(gè)單向開關(guān)閥相結(jié)合的組合方式(具體如以上所述的四種組合)，既保留了雙向開關(guān)閥中電阻和穩(wěn)壓管組成的驅(qū)動電路，又增加了由額外的驅(qū)動電路A為基礎(chǔ)而組成的單向開關(guān)閥，所以達(dá)到了節(jié)省成本的目的(尤其在寬輸入電壓應(yīng)用條件下)。附圖說明下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是已有的MOSFET同步整流橋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路另外一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路再另外一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路又再另外一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6本發(fā)明用于電流流動的單向開關(guān)閥的驅(qū)動電路A的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7本發(fā)明用于電流流動的單向開關(guān)閥的驅(qū)動電路A的MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸入VIN輸出VO關(guān)系圖；圖8是本發(fā)明用于電流流動的單向開關(guān)閥的驅(qū)動電路A的具體結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式圖1～圖8給出了一種與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路及方法。通過對MOSFET同步整流橋的研究發(fā)現(xiàn)，在MOSFET同步整流橋中(如圖1所示)，因?yàn)樗膫€(gè)MOSFET都是受同步整流橋的交流輸入控制的雙向開關(guān)閥(而不是用于電流流動的單向開關(guān)閥)，所以MOSFET同步整流橋的輸出不能與輸出濾波電容直接并聯(lián)。但是當(dāng)四個(gè)MOSFET中的兩個(gè)MOSFET是被控制成用于電流流動的單向開關(guān)閥時(shí)，MOSFET同步整流橋就能與輸出濾波電容直接并聯(lián)，因?yàn)檫@種MOSFET同步整流橋(即四個(gè)MOSFET中的兩個(gè)MOSFET是被控制成用于電流流動的單向開關(guān)閥)的輸出電容沒有向這種MOSFET同步整流橋反向輸入電流的通路。實(shí)施例1、一種與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路，包括MOSFET構(gòu)成的整流電路；在MOSFET構(gòu)成的整流電路中包括兩個(gè)用于電流流動的單向開關(guān)閥和兩個(gè)雙向開關(guān)閥。以上所述的單向開關(guān)閥通過MOSFET和驅(qū)動電路A構(gòu)成；驅(qū)動電路A包括依次信號連接的MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)(100)、電平比較器(200)和驅(qū)動器(300)；MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)(100)包括電流源、電阻和穩(wěn)壓管；MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)(100)的輸入端與MOSFET構(gòu)成的整流電路的電壓輸入端相連接，電阻的一端與MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)(100)的輸入端相連接，電阻的另外一端與MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)(100)的輸出端相連接，電流源和穩(wěn)壓管分別在MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)(100)的輸出端與電阻相連接；電壓比較器(200)包括參考電壓和比較器；參考電壓與比較器的正極輸入端相連接；MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)(100)的輸出端與比較器的負(fù)極輸入端相連接；比較器的輸出端與驅(qū)動器(300)的輸入端相連接；所述驅(qū)動器(300)的輸出端與MOSFET的柵極相連接；電流源通過在參考電壓上外接外接電阻產(chǎn)生。實(shí)際使用的過程中，通過開通和關(guān)斷對應(yīng)的MOSFET來實(shí)現(xiàn)電流流動的單向開關(guān)閥作用；而開通和關(guān)斷對應(yīng)的MOSFET由如下的步驟完成：1、MOSFET構(gòu)成的整流電路的電壓輸入端向MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100輸入輸入電壓Vin；2、MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100輸出輸出電壓VO；3、電平比較器200通過MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100輸出的輸出電壓VO和參考電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果輸出相應(yīng)的電平信號；4、驅(qū)動電路300通過電平比較器200輸出的電平信號驅(qū)動MOSFET的開通和關(guān)斷。下面結(jié)合附圖4和圖8對本發(fā)明的與輸出電容直接并聯(lián)的MOSFET同步整流電路及方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖4所示，兩個(gè)驅(qū)動電路A是以公共地的方式連接的。驅(qū)動電路A如圖8所示，以下文中，電阻即為電阻RDET；參考電壓即為參考電壓Vref；電流源即為電流源ISS；外接電阻即為外接電阻RSS。電平比較器200的輸出經(jīng)驅(qū)動器300輸出，以控制MOSFET開通和關(guān)斷。1、獲得MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO：1.1、MOSFET構(gòu)成的整流電路的電壓輸入端向電阻RDET輸入輸入電壓Vin；1.2、當(dāng)輸入電壓Vin大于穩(wěn)壓管電壓VCLAMP時(shí)，MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO＝VCLAMP；當(dāng)輸入電壓Vin小于穩(wěn)壓管電壓VCLAMP時(shí)，MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO＝ISS×RDET+VDS，如圖8所示；而當(dāng)MOSFET工作于同步整流狀態(tài)時(shí)，VDS是MOSFET所流過的電流IDS在MOSFET的導(dǎo)通電阻RDSON上的電壓降VDS；由于IDS是負(fù)值，所以VDS<0；電流源ISS通過參考電壓Vref外接外接電阻RSS產(chǎn)生。2、選擇電平比較器200的輸出電平：當(dāng)MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO小于電平比較器200的參考電壓Vref時(shí)，電平比較器200輸出高電平；當(dāng)MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO大于電平比較器200的參考電壓Vref時(shí)，電平比較器200輸出低電平。3、確定MOSFET開通和關(guān)斷：當(dāng)電平比較器200輸出高電平時(shí)，高電平經(jīng)驅(qū)動器300輸出以保持MOSFET開通；當(dāng)電平比較器200輸出低電平時(shí)，低電平經(jīng)驅(qū)動器300輸出使得MOSFET關(guān)斷。以上所述的MOSFET開通時(shí)，隨著MOSFET所流過的電流IDS減小，MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO增加；當(dāng)MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO逐漸增加到大于電平比較器200的參考電壓Vref時(shí)，電平比較器200即輸出低電平。以上所述的MOSFET關(guān)斷時(shí)，流過MOSFET的電流自然換流到MOSFET的體二極管。而當(dāng)MOSFET的體二極管的電流為零時(shí)，MOSFET的電壓降VDS增加；當(dāng)MOSFET的電壓降大于穩(wěn)壓管電壓VCLAMP時(shí)，MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO為穩(wěn)壓管電壓VCLAMP。隨著MOSFET的電壓降進(jìn)一步增加，MOSFET的電壓降經(jīng)電阻RDET加載到穩(wěn)壓管，MOSFET檢測網(wǎng)絡(luò)100的輸出電壓VO依然為穩(wěn)壓管電壓VCLAMP。在本實(shí)施列的驅(qū)動電路A中，僅由成本是最低的電阻來承受外界的MOSFET高壓電壓。電阻RDET的大小與電流源ISS以及參考電壓Vref相關(guān)。如圖8所示，電平比較器200的動作條件如下：Vref≤ISS·RDET-ID·RDSON最大MOSFET電壓降是VDSM，MOSFET關(guān)斷時(shí)，電阻RDET的最大電流IDET：RDET的最大功耗是PDET:本實(shí)施列的方案中，電流源ISS通過參考電壓Vref外接外接電阻RSS產(chǎn)生；精度問題是由參考電壓Vref的精度加上電阻RDET和外接電阻RSS的精度，再加上電壓轉(zhuǎn)電流和電流鏡的總增益k精度組成。通常電阻(即電阻RDET和外接電阻RSS)選擇1％的精度，電壓轉(zhuǎn)電流和電流鏡的總增益k的精度為2％。如果參考電壓Vref的精度是2％，則MOSFET的導(dǎo)通電壓VDSON檢測精度可以達(dá)到6％。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。