技術(shù)領(lǐng)域

以下描述涉及整流器。

背景技術(shù)：

各種電子裝置接收高壓交流(AC)電力，將高壓AC電力轉(zhuǎn)換為直流(DC)電力，并且使用DC電力作為驅(qū)動電力。為此目的，電子裝置使用將高壓AC電力轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定功率級的DC電力的整流器。

在這樣的整流器中，即使當(dāng)高壓AC電源被輸入時，有效地將高壓AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力也是重要的。為此目的，通常已使用大型開關(guān)裝置。也就是說，這樣的大型開關(guān)裝置已被用于供應(yīng)足量的電流。然而，在這樣的傳統(tǒng)的整流器中，存在一個問題：隨著開關(guān)裝置尺寸的增大，當(dāng)開關(guān)裝置執(zhí)行斷開操作時，也就是說，當(dāng)開關(guān)裝置將電力從高功率級轉(zhuǎn)換為低功率級時，存儲在開關(guān)裝置中的寄生電容器的電荷的耗散可被延遲。

因此，從負(fù)載端看，寄生電容器存在于開關(guān)裝置中。因此，直接地形成開關(guān)裝置的下降沿，并且要求預(yù)定的時間段以使開關(guān)裝置放電。結(jié)果，可能發(fā)生開關(guān)損耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供本發(fā)明內(nèi)容以用簡化的形式介紹構(gòu)思的選擇，其中，所述構(gòu)思的選擇在以下的具體實施方式中被進一步描述。本發(fā)明內(nèi)容不意在識別所要求保護的主題的關(guān)鍵特征和必要特征，也不意在在確定所要求保護的主題的范圍時作為幫助而被使用。

根據(jù)一個總體方面，一種整流器包括：第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)， 包括連接到交流輸入端的源極端以及連接到輸出電容器的一端的漏極端；第一低側(cè)開關(guān)和第二低側(cè)開關(guān)，包括連接到交流輸入端的漏極端以及連接到地端和輸出電容器的另一端的源極端；交叉連接器，被配置為當(dāng)?shù)谝桓邆?cè)開關(guān)或第二高側(cè)開關(guān)斷開時，允許第一高側(cè)開關(guān)或第二高側(cè)開關(guān)的寄生電容流入地。

交叉連接器可包括：第一交叉開關(guān)，包括連接到第一高側(cè)開關(guān)的柵極的柵極端以及連接到第二高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端；第二交叉開關(guān)，包括連接到第二高側(cè)開關(guān)的柵極的柵極端以及連接到第一高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端。

第一交叉開關(guān)和第二交叉開關(guān)可包括連接到地端的源極端。

第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)可被配置為根據(jù)輸入交流電壓的極性的改變而交替地進行操作。

第一低側(cè)開關(guān)和第二低側(cè)開關(guān)可被配置為執(zhí)行分別與第二高側(cè)開關(guān)和第一高側(cè)開關(guān)一致的開關(guān)操作。

交叉連接器可包括：第一交叉開關(guān)，包括連接到第二高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端；第二交叉開關(guān)，包括連接到第一高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端。

第一交叉開關(guān)和第二交叉開關(guān)可被配置為執(zhí)行分別與第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)一致的開關(guān)操作。

根據(jù)另一總體方面，一種整流器包括：第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)，包括連接到交流輸入端的源極端以及連接到輸出電容器的一端的漏極端；第一低側(cè)開關(guān)和第二低側(cè)開關(guān)，包括連接到交流輸入端的漏極端以及連接到地端和輸出電容器的另一端的源極端；交叉連接器，被配置為當(dāng)?shù)谝桓邆?cè)開關(guān)或第二高側(cè)開關(guān)斷開時，允許第一高側(cè)開關(guān)或第二高側(cè)開關(guān)的寄生電容流入地；第一電平移位器和第二電平移位器，分別連接到第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)的柵極端。

第一電平移位器和第二電平移位器可被配置為分別調(diào)整第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)的柵極電壓，以使第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)的柵-源電壓相同。

交叉連接器可包括：第一交叉開關(guān)，包括連接到第一高側(cè)開關(guān)的柵極的柵極端以及連接到第二高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端；第二交叉開關(guān)，包括連接到第二高側(cè)開關(guān)的柵極的柵極端以及連接到第一高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端。

第一交叉開關(guān)和第二交叉開關(guān)可包括連接到地端的源極端。

第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)可被配置為根據(jù)輸入交流電壓的極性的改變而交替地進行操作。

第一低側(cè)開關(guān)和第二低側(cè)開關(guān)可被配置為執(zhí)行分別與第二高側(cè)開關(guān)和第一高側(cè)開關(guān)一致的開關(guān)操作。

交叉連接器可包括：第一交叉開關(guān)，包括連接到第二高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端；第二交叉開關(guān)，包括連接到第一高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端。

第一交叉開關(guān)和第二交叉開關(guān)可被配置為執(zhí)行分別與第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)一致的開關(guān)操作。

根據(jù)另一總體方面，一種整流器包括：第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)，包括連接到交流輸入端的源極端以及連接到輸出電容器的一端的漏極端；第一低側(cè)開關(guān)和第二低側(cè)開關(guān)，包括連接到交流輸入端的漏極端以及連接到地端和輸出電容器的另一端的源極端；第一交叉開關(guān)，包括連接到第一高側(cè)開關(guān)的柵極的柵極端以及連接到第二高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端；第二交叉開關(guān)，包括連接到第二高側(cè)開關(guān)的柵極的柵極端以及連接到第一高側(cè)開關(guān)的柵極的漏極端。

第一交叉開關(guān)可被配置為允許第二高側(cè)開關(guān)的寄生電容經(jīng)過第一交叉開關(guān)流入地；第二交叉開關(guān)可被配置為允許第一高側(cè)開關(guān)的寄生電容經(jīng)過第二交叉開關(guān)流入地。

所述整流器還可包括：電平移位器，連接到第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)的柵極端，并且被配置為調(diào)整第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)的柵極電壓，以使第一高側(cè)開關(guān)和第二高側(cè)開關(guān)的柵-源電壓相同。

其它特征和方面將從以下的具體實施方式、附圖和權(quán)利要求中變得顯而易見。

附圖說明

圖1是根據(jù)實施例的整流器的電路圖。

圖2是示出針對圖1的整流器中的輸入交流(AC)電壓的開關(guān)信號的示例的曲線圖。

圖3是根據(jù)另一實施例的整流器的電路圖。

圖4和圖5是示出圖3的整流器的斷開操作的電路圖。

圖6是針對輸入到圖3至圖5的整流器的AC電壓的開關(guān)信號的曲線圖 的示例。

圖7是根據(jù)另一實施例的整流器的電路圖。

圖8是示出針對輸入到圖7的整流器的AC電壓的電平的增加，圖7的整流器的輸出的示例的曲線圖。

貫穿附圖和具體實施方式，相同的參考標(biāo)號表示相同的元件。為了清楚、說明和方便，附圖可以不按比例繪制，且附圖中元件的相對尺寸、比例和描繪可被夸大。

具體實施方式

提供以下的具體實施方式來幫助讀者獲得對在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。然而，在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種變化、修改和等同物對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是清楚的。除了必須以特定順序發(fā)生的操作之外，在此描述的操作的順序僅為示例且不是限于在此闡述的那些，而是可如對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是清楚的那樣改變。此外，為了更加清楚和簡潔，可省略對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。

在此描述的特征可以以不同的形式被實現(xiàn)且不應(yīng)被解釋為限于在此描述的示例。相反，在此描述的示例已被提供，使得本公開將是充分和完整的，并將本公開的整個范圍傳達給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。

圖1是根據(jù)實施例的整流器10的電路圖。參照圖1，整流器10包括第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂、第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄以及輸出電容器C。

第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂可根據(jù)輸入交流電壓V_INP和V_INN的極性而交替地操作。第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄還可根據(jù)輸入交流電壓V_INP和V_INN的極性而交替地操作。

例如，第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二高側(cè)開關(guān)M₄可同時地執(zhí)行開關(guān)操作，第二低側(cè)開關(guān)M₂和第一高側(cè)開關(guān)M₃可同時地執(zhí)行開關(guān)操作。

根據(jù)多個開關(guān)的交替開關(guān)操作，輸入交流電壓V_INP和V_INN被累積在輸出電容器C中，負(fù)載R_L使用累積在輸出電容器C中的電壓。

在第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂中，由于源極連接到地，因此柵極電壓V_G1和V_G2可保持在恒定電平(例如，5V)，然而，在第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄中，由于源極連接到輸入端，因此在沒有單獨的組件 的情況下，柵極電壓V_G3和V_G4可能無法保持在恒定電平，因此可能發(fā)生開關(guān)損耗。

圖2是示出針對輸入到圖1的整流器的交流電壓V_INP和V_INN的開關(guān)信號的示例的曲線圖。圖2的示例示出針對輸入交流電壓V_INP和V_INN的交流輸入，第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極電壓V_G3。

如示出的，第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極電壓V_G3的下降沿10具有緩和的曲線。也就是說，第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極電壓V_G3的電平V_{G3_LV}針對輸入交流電壓V_INP和V_INN的交流輸入，在GND與V_BOOST之間變化。此時，第一高側(cè)開關(guān)M₃的寄生電容被緩慢地去除，因此柵極電壓V_{G3_LV}的下降沿10具有緩和的傾斜。因此，可發(fā)生可降低整流器效率的開關(guān)損耗。

具體地說，在使用高交流輸入電壓的整流器中，隨著開關(guān)裝置的尺寸增大，寄生電容的容量增大，因此，開關(guān)損耗可進一步增大。

以下將參照圖3至圖8描述可阻止開關(guān)損耗的各種實施例。

圖3是根據(jù)實施例的整流器100的電路圖。

參照圖3，整流器100包括第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂、第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄、交叉連接器110以及輸出電容器C。

第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄具有連接到交流輸入端的源極端以及連接到輸出電容器C的一端的漏極端。

第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂具有連接到交流輸入端的漏極端以及連接到地端和輸出電容C的另一端的源極端。

第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂針對柵極電壓V_G1和V_G2進行操作。第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄針對柵極電壓V_G3和V_G4進行操作。

交叉連接器110將第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的寄生電容引至地。也就是說，在第一高側(cè)開關(guān)M₃或第二高側(cè)開關(guān)M₄執(zhí)行斷開操作時，交叉連接器110將第一高側(cè)開關(guān)M₃或第二高側(cè)開關(guān)M₄的寄生電容引至地。

交叉連接器110包括第一交叉開關(guān)M₆和第二交叉開關(guān)M₅。第一交叉開關(guān)M₆包括連接到第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極的柵極端以及連接到第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極端的漏極端。第一交叉開關(guān)M₆的源極端連接到地端。第二交叉開關(guān)M₅包括連接到第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極的柵極端以及連接到第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極端的漏極端。第二交叉開關(guān)M₅的源極端連接到地端。

第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄根據(jù)輸入交流電壓V_INP和V_INN的 極性的改變而交替地進行操作。例如，第一高側(cè)開關(guān)M₃與輸入交流電壓的第一極性V_INP同步，以執(zhí)行開關(guān)操作，第二高側(cè)開關(guān)M₄與輸入交流電壓的第二極性V_INN同步，以執(zhí)行開關(guān)操作。

第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂執(zhí)行分別與第二高側(cè)開關(guān)M₄和第一高側(cè)開關(guān)M₃一致的開關(guān)操作。

第二交叉開關(guān)M₅的漏極端連接到第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極，第一交叉開關(guān)M₆的漏極連接到第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極。就這一點而言，第一交叉開關(guān)M₆和第二交叉開關(guān)M₅執(zhí)行分別與第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄一致的開關(guān)操作。

圖4和圖5是示出整流器100的斷開操作的電路圖。以下將參照圖4和圖5描述整流器100的開關(guān)M₁、M₂、M₃、M₄、M₅和M₆的開關(guān)操作。

圖4的示例示出第二高側(cè)開關(guān)M₄的從具有低電壓電平變化到具有高電壓電平的柵極電壓，以及第一高側(cè)開關(guān)M₃的從具有高電壓電平變化到具有低電壓電平的柵極電壓。

第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極電壓從具有高電壓電平變化到具有低電壓電平，因此第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極電壓是在下降沿狀態(tài)。同時，由于第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極電壓為高，因此第二交叉開關(guān)M₅的柵極電壓也為高，因此電流被施加到第二交叉開關(guān)M₅。因此，第一高側(cè)開關(guān)M₃中剩余的寄生電容沿箭頭A的方向經(jīng)過第二交叉開關(guān)M₅流入到地。

圖5的示例示出第二高側(cè)開關(guān)M₄的從具有高壓電平變化到具有低壓電平的柵極電壓，以及第一高側(cè)開關(guān)M₃的從具有低壓電平變化到具有高壓電平的柵極電壓。

第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極電壓從具有高壓電平變化到具有低壓電平，因此第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極電壓是在下降沿狀態(tài)。同時，由于第一高側(cè)開關(guān)M₃的柵極電壓為高，因此第一交叉開關(guān)M₆的柵極電壓也為高，因此電流被施加到第一交叉開關(guān)M₆。因此，第二高側(cè)開關(guān)M₄中剩余的寄生電容沿箭頭A₁的方向經(jīng)過第一交叉開關(guān)M₆流入到地。

圖6是針對輸入到整流器100的交流電壓，第一高側(cè)開關(guān)M₃的開關(guān)信號的曲線圖。

如圖6中所示，第一高側(cè)開關(guān)M₃的下降沿20直線地形成。這是因為當(dāng)?shù)谝桓邆?cè)開關(guān)M₃變化為斷開狀態(tài)時，第一高側(cè)開關(guān)M₃中剩余的寄生電容被 快速地去除。

因此，即使增大包括在整流器100中的開關(guān)的容量(capacity)，也形成大體為直線的下降沿，因此，即使當(dāng)輸入高壓交流時，也可使開關(guān)損失最小化。

圖7是根據(jù)另一實施例的整流器200的電路圖。除了整流器200還包括第一電平移位器(level shifter)121和第二電平移位器122之外，整流器200與整流器100相似。因此，可從參照以上的圖3至圖6提供的整流器100的前面的描述來理解整流器200的開關(guān)裝置M₁、M₂、M₃、M₄、M₅和M₆的配置和操作。

第一電平移位器121和第二電平移位器122分別連接到第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極端。第一電平移位器121和第二電平移位器122分別調(diào)整第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極電壓，以使第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵-源電壓相同。

第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂的源極端連接到地端，因此第一低側(cè)開關(guān)M₁和第二低側(cè)開關(guān)M₂的柵極端和源極端之間的電壓差(柵-源電壓)可保持相同(例如，5V)。同時，第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的源極端分別連接到交流輸入端的一端，因此，第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的源極端的電壓可不同。因此，第一電平移位器121和第二電平移位器122可分別調(diào)整第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極電壓，以使第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵-源電壓相同。

在一個實施例中，第一電平移位器121和第二電平移位器122被配置為檢測輸入AC電壓的變化量，并且將第一高側(cè)開關(guān)M₃和第二高側(cè)開關(guān)M₄的柵極電壓移位與檢測的量一樣多。

圖8是示出針對輸入到整流器200的AC電壓的電壓電平的增大，整流器200的輸出的示例的曲線圖。如圖8中所示，在整流器200從第一移位器121和第二移位器122未操作的被動模式變化到第一移位器121和第二移位器122操作的主動模式的同時，即使當(dāng)整流器的電壓增大時，整流器也可提供穩(wěn)定的輸出。

如以上所闡述的，根據(jù)在此公開的示例性實施例，存儲在存在于開關(guān)裝置中的寄生電容器中的電荷，在開關(guān)裝置執(zhí)行開關(guān)操作時，可被高速地放電，因此可消除開關(guān)損耗。

盡管本公開包括特定的示例，但是對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言可在不脫離權(quán)利要求及其等同物的精神和范圍的情況下在這些示例中做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變將是清楚的。在此描述的示例將僅被視為描述性的意義，而不是為了限制的目的。每個示例中的特征或方面的描述應(yīng)將被認(rèn)為是適用于其它示例中的類似特征或方面。如果所描述的技術(shù)以不同的順序被執(zhí)行，和/或如果所描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置或電路中的組件以不同的方式被組合和/或被其它組件或其等價物所替代或補充，則可取得合適的結(jié)果。因此，本公開的范圍不是由具體實施方式限定，而是由權(quán)利要求及其等同物限定，并且在權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的所有變形應(yīng)被解釋為包括在本公開中。