專利名稱：一種組合開關(guān)以及同步整流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，尤其涉及一種組合開關(guān)以及同步整流電路。
背景技術(shù)：
隨著綠色能源概念的提出，人們的環(huán)保、節(jié)能意識越來越強，各領(lǐng)域都在努力降低損耗提高效率，電源領(lǐng)域也不例外。如今對電源效率的要求越來越高，整流二極管的導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)引起的損耗在電源的損耗中占有很大的比重。長期以來，大量的工程師投入大量的精力，采用各種方法降低整流二極管的損耗，致力于對整流二極管工作性能的優(yōu)化。圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)中常用的一種普通無橋功率因數(shù)校正(Power FactorCorrection,PFC)電路，這種無橋PFC電路與普通的BOOST PFC電路相比，省掉了整流橋，可以使得電路獲得較高的效率；但是，在該電路中使用了兩個二極管，即二極管DOOl和D002來實現(xiàn)整流，而二極管的導(dǎo)通壓降較高，導(dǎo)通損耗大，降低了電路的效率；或者，圖2所示為圖騰柱無橋PFC電路，這種無橋PFC電路中使用金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)及其體二極管來實現(xiàn)同步整流或者僅通過其體二極管實現(xiàn)整流，但是，MOSFET的體二極管(如圖2中所示的M0SFETS003的體二極管為二極管D007，MOSFETS004的體二極管為二極管D008)的反向恢復(fù)特性極差，一方面增加了反向恢復(fù)損耗，另一方面也增加了鄰近開關(guān)管的電流電壓應(yīng)力，從而降低了該電路的效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種組合開關(guān)，能夠解決普通整流中的二極管導(dǎo)通損耗大，采用MOSFET及其體二極管同步整流時其反向恢復(fù)損耗大等問題；以及采用MOSFET外部并聯(lián)二極管同步整流時，不能保證電流流過外部并聯(lián)二極管的問題，提聞了電路的效率。為此，本發(fā)明實施例采用如下技術(shù)方案本發(fā)明實施例提供一種組合開關(guān)，包括第一晶體管、第二晶體管、第一體二極管、第二體二極管以及第一二極管；其中，第一體二極管的陰極與第一晶體管的漏極連接，陽極與第一晶體管的源極連接；第二體二極管的陰極與第二晶體管的漏極連接，陽極與第二晶體管的源極連接；該開關(guān)還包括第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)。其中，第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)包括第一晶體管和第二晶體管的源極連接；第一二極管的陰極與第一晶體管的漏極連接，陽極與第二晶體管的漏極連接。第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)包括
第一晶體管和第二晶體管的漏極連接；第一二極管的陰極與第一晶體管源極連接，陽極與第二晶體管的源極連接。所述第一晶體管和第二晶體管為相同額定電壓等級的晶體管；或者，第一晶體管和第二晶體管為不同額定電壓等級的晶體管，且，第一晶體管的額定電壓等級大于第二晶體管的額定電壓等級。所述晶體管通過MOSFET實現(xiàn)。本發(fā)明實施例還提供一種同步整流電路，包括上述任一項所述的組合開關(guān)。 其中，還包括第一組合開關(guān)的第一端、第二組合開關(guān)的第一端以及第一濾波電容的第一端連接；第一組合開關(guān)的第二端連接第三晶體管的漏極，第二組合開關(guān)的第二端連接第四晶體管的漏極；第三晶體管的漏極連接第三體二極管的陰極，源極連接第三體二極管的陽極；第四晶體管的漏極連接第四體二極管的陰極，源極連接第四體二極管的陽極；第三晶體管的源極、第四晶體管的源極以及第一濾波電容的第二端連接；且，第一組合開關(guān)的第二端以及第二組合開關(guān)的第二端分別通過一電感與電源連接。還包括第三組合開關(guān)、第四組合開關(guān)、第四二極管以及第三二極管依次串接；且，第三組合開關(guān)的第一端連接第三二極管的陰極；第二濾波電容的兩端分別連接第三二極管的陰極以及第四二極管的陽極；第三組合開關(guān)的第二端連接第三電感的一端；第三電感的另一端和第三二極管的陽極分別作為電源兩個輸入端。還包括第五組合開關(guān)和第六組合開關(guān)串接，第五組合開關(guān)的第一端連接第五晶體管的漏極；第五體二極管的陰極連接第五晶體管的漏極，陽極連接第五晶體管的源極；第五晶體管的源極與第六晶體管的漏極連接，第六晶體管的源極與第六組合開關(guān)的第二端連接；第六體二極管的陰極連接第六晶體管的漏極，陽極連接第六晶體管的源極；第三濾波電容的兩端分別連接第五晶體管的漏極以及第六晶體管的源極；第五組合開關(guān)的第二端連接第四電感的一端；第四電感的另一端和第五晶體管的源極分別作為電源兩個輸入端。所述晶體管通過MOSFET實現(xiàn)。對于上述技術(shù)方案的技術(shù)效果分析如下本發(fā)明的組合開關(guān)中，第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)；且，第一晶體管和第二晶體管對應(yīng)的第一體二極管和第二體二極管也反向串聯(lián)，從而消除了兩個晶體管的體二極管的反向恢復(fù)損耗；而與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)連接的第一二極管具有極小甚至為零的反向恢復(fù)特性，因此，與傳統(tǒng)開關(guān)器件相比，使用本發(fā)明組合開關(guān)的電路在工作時，反向恢復(fù)消耗得到降低，工作效率得到提高；而且，該組合開關(guān)能夠保留高性能二極管的低導(dǎo)通阻抗的優(yōu)點，降低了導(dǎo)通損耗，進一步提聞了電路的效率。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)普通無橋PFC電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)圖騰柱無橋PFC電路結(jié)構(gòu)不意圖；圖3為本發(fā)明實施例組合開關(guān)的一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例組合開關(guān)的另一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例第一種同步整流電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5a為本發(fā)明實施例第一種同步整流電路工作波形示意圖；圖5b 5d為本發(fā)明實施例第一種同步整流電路各時刻工作狀態(tài)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例第二種同步整流電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例第三種同步整流電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7a為本發(fā)明實施例第三種同步整流電路工作波形示意圖；圖7b 7d為本發(fā)明實施例第三種同步整流電路各時刻工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式以下，結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明實施例組合開關(guān)的實現(xiàn)；并相應(yīng)說明使用所述組合開關(guān)的同步整流電路的實現(xiàn)。首先申請人對MOSFET的體二極管進行簡要說明在MOSFET的源極和漏極之間存在一個寄生的二極管，如圖2中MOSFET S003對應(yīng)的二極管D007等，這一寄生的二極管稱為MOSFET的體二極管。在本發(fā)明實施例中，將體二極管與其對應(yīng)的MOSFET進行分開描述。本發(fā)明實施例的組合開關(guān)，包括第一晶體管、第二晶體管、第一體二極管、第二體二極管以及第一二極管；其中，第一體二極管的陰極與第一晶體管的漏極連接，陽極與第一晶體管的源極連接；第二體二極管的陰極與第二晶體管的漏極連接，陽極與第二晶體管的源極連接；該開關(guān)還包括第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)。其中，所述晶體管可以通過MOSFET實現(xiàn)。以下，就以MOSFET為例說明本發(fā)明實施例組合開關(guān)的實現(xiàn)。具體的，圖3所示為本發(fā)明實施例組合開關(guān)的一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該組合開關(guān)包括第一 MOSFET SI及其對應(yīng)的第一體二極管D01，其中，第一體二極管DOl的陰極連接第一 MOSFET SI的漏極，陽極連接第一 MOSFET SI的源極；第二 MOSFET S2及其對應(yīng)的第二體二極管D02，其中，第二體二極管D02的陰極連接第二 MOSFET S2的漏極，陽極連接第二 MOSFET S2的源極；第一MOSFETSI 與第二MOSFET S2 反向串聯(lián)，具體的，第一M0SFETS1 與第二MOSFETS2的源極連接；第一二極管Dl的陰極連接第一 MOSFET SI的漏極，第一二極管Dl的陽極連接第二 MOSFET S2 的漏極。
圖4為本發(fā)明實施例組合開關(guān)的另一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，與圖3所述組合開關(guān)的區(qū)別在于第一 MOSFET SI與第二 MOSFET S2的漏極連接；而第一二極管Dl的陰極連接第一 MOSFET SI的源極，第一二極管Dl的陽極連接第二 MOSFET S2的源極。本發(fā)明實施例的組合開關(guān)中，第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)；且，第一晶體管和第二晶體管對應(yīng)的第一體二極管和第二體二極管也反向串聯(lián)，從而消除了兩個晶體管的體二極管的反向恢復(fù)損耗；而與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)連接的第一二極管具有極小甚至為零的反向恢復(fù)特性，因此，與傳統(tǒng)開關(guān)器件相比，使用本發(fā)明組合開關(guān)的電路在工作時，反向恢復(fù)消耗得到降低，工作效率得到提高；而且，該組合開關(guān)能夠保留高性能二極管的低導(dǎo)通阻抗的優(yōu)點，降低了導(dǎo)通損耗，進一步提高了電路的效率。本發(fā)明實施例的所述組合開關(guān)可以根據(jù)適用場合的不同，而對該組合開關(guān)進行進一步的優(yōu)化。例如，第一晶體管和第二晶體管可以選擇采用額定電壓等級相同的晶體管，例如，圖3和圖4的實施例中，可以選擇額定電壓相同的MOSFET作為所述第一 MOSFET SI與第二MOSFET S2，從而構(gòu)成雙向開關(guān)，這種雙向開關(guān)尤其可以適用于組合開關(guān)承受雙向壓降的條件下，解決這種情況下采用MOSFET及其體二極管進行同步整流所造成的反向恢復(fù)損耗問題，提聞組合開關(guān)所在電路的效率；或者，第一晶體管和第二晶體管可以選擇采用不同額定電壓等級的晶體管，例如，圖3和圖4的實施例中，可以選擇額定電壓不同的MOSFET分別作為所述第一 MOSFET SI與第二MOSFET S2，從而構(gòu)成單向低阻開關(guān)。這種單向低阻開關(guān)尤其可以適用于組合開關(guān)承受單向壓降的條件下，解決這種情況下采用二極管進行同步整流時的導(dǎo)通損耗問題，提高組合開關(guān)所在電路的效率。在這種情況下，可以在大于晶體管驅(qū)動電壓的條件下，選擇額定電壓盡量小的晶體管作為第二晶體管，以盡量減小組合開關(guān)的導(dǎo)通阻抗。例如，如果該組合開關(guān)只承受單向壓降，那么第二 MOSFET可以采用低耐壓等級的場效應(yīng)管，如假設(shè)驅(qū)動電壓為15伏，那么可以選用額定電壓為20伏到30伏的場效應(yīng)管，與之反向串聯(lián)的第一 MOSFET采用額定耐壓等級與實際電路要求相符的高壓場效應(yīng)管。優(yōu)選地，所述低壓場效應(yīng)管一般是指額定電壓低于30伏的場效應(yīng)管；所述高壓場效應(yīng)管一般是指額定電壓高于600伏的場效應(yīng)管?；谝陨戏治隹芍?，本發(fā)明實施例的組合開關(guān)可以廣泛適用于各種同步整流電路中，替換原同步整流電路中的二極管或M0SFET，以提高電路的效率。以下，分別對本發(fā)明實施例組合開關(guān)應(yīng)用于不同的同步整流電路時，所構(gòu)成的同步整流電路結(jié)構(gòu)進行舉例說明。在以下的描述中，將本發(fā)明實施例組合開關(guān)中第一二極管的陰極作為組合開關(guān)的第一端，第一二極管的陽極作為組合開關(guān)的第二端。(I)本發(fā)明實施例的一種同步整流電路結(jié)構(gòu)包括第一組合開關(guān)的第一端、第二組合開關(guān)的第一端以及第一濾波電容的正極連接；第一組合開關(guān)的第二端連接第三晶體管的漏極，第二組合開關(guān)的第二端連接第四 晶體管的漏極；第三晶體管的漏極連接第三體二極管的陰極，源極連接第三體二極管的陽極；第四晶體管的漏極連接第四體二極管的陰極，源極連接第四體二極管的陽極；第三晶體管的源極、第四晶體管的源極以及第一濾波電容的負極連接；
且，第一組合開關(guān)的第二端以及第二組合開關(guān)的第二端分別通過一電感與電源的輸出端連接。圖5為該同步整流電路結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)示意圖，圖5的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)與圖I類似，區(qū)別在于將原來的二極管DOOl和D002替換為本發(fā)明實施例所述的組合開關(guān)，如圖5所示，該同步整流電路包括第一組合開關(guān)Zl的第一端、第二組合開關(guān)Z2的第一端以及第一濾波電容Cl的正極連接；第一組合開關(guān)Zl的第二端連接第三MOSFET S3的漏極，第二組合開關(guān)Z2的第二端連接第四MOSFET S4的漏極；第三MOSFET S3的漏極連接第三體二極管D03的陰極，源極連接第三體二極管D03的陽極；第四MOSFET S4的漏極連接第四體二極管D04的陰極，源極連接第四體二極管D04的陽極； 第三MOSFET S3的源極、第四MOSFET S4的源極以及第一濾波電容Cl的負極連接;且，第一組合開關(guān)Zl的第二端以及第二組合開關(guān)Z2的第二端分別連接一電感，如圖5中所示的第一電感LI和第二電感L2。第一電感LI和第二電感L2未與組合開關(guān)連接的一端分別作為同步整流電路的兩個輸入端，連接同步整流電路的電源AC ；第一濾波電容Cl的兩端作為同步整流電路的兩個輸出端，連接負載Load。在圖5中，所述晶體管可以通過MOSFET實現(xiàn)。其中，第一組合開關(guān)Zl由兩個MOSFET S11、S12，兩個MOSFET的體二極管DlOl和D102，以及與兩個MOSFET并聯(lián)的二極管Dll構(gòu)成；其中，MOSFET Sll和MOSFET S12的源極相連；體二極管的陰極和其對應(yīng)的MOSFET的漏極相連，陽極與其對應(yīng)的MOSFET的源極相連；二極管Dll的陰極與MOSFET Sll的漏極連接，陽極與MOSFET S12的漏極連接；第二組合開關(guān)Z2通過兩個MOSFET S21、S22，兩個MOSFET的體二極管D201和D202，以及與兩個MOSFET并聯(lián)的二極管D21構(gòu)成；其中，MOSFET S21和MOSFET S22的源極相連；體二極管的陰極和其對應(yīng)的MOSFET的漏極相連，陽極與其對應(yīng)的MOSFET的源極相連；二極管D21的陰極與MOSFET S21的漏極連接，陽極與MOSFET S22的漏極連接。以下，對圖5所示的同步整流電路工作原理進行簡要說明以輸入電壓正半周為例，該電路工作波形如圖5a所示。圖中Vesi V㈣、Ves6分別是MOSFET S11、S12、S3以及S4的驅(qū)動電壓，Vu、Iu分別是電感LI的電壓、電流，Vds3是MOSFET S3漏極與源極之間的電壓，Im是第一二極管Dll中的電流，Ids3是MOSFET S3中的電流。各個時刻電流流向如圖5b 圖5c所示。在輸入電壓正半周下，MOSFET S4 一直導(dǎo)通，MOSFET S2US22 一直關(guān)斷；左下橋臂的MOSFET S3為主開關(guān)管，左上橋臂的MOSFET管Sll、S12成為續(xù)流開關(guān)管。在t0 tl時刻，MOSFET S3開通，MOSFET S1US12關(guān)斷，電感儲能，電流流向為第一電感LI、第三MOSFET S3、第四MOSFET S4、第二電感L2、電源AC ;等效電路如圖5b中實線所示。在tl t2時刻，第三MOSFET S3關(guān)斷，MOSFET S1US12關(guān)斷，電感經(jīng)第一二極管Dll釋放能量。電流流向為第一電感LI、二極管D11、負載Load、MOSFET S4、第二電感L2、AC電源；等效電路如圖5c中實線所示。在t2 t3時刻，MOSFET S11、S12開通，二極管Dll中的電流轉(zhuǎn)移到MOSFET SlUS12中；電流流向為第一電感LI、MOSFET S12、MOSFET SI I、負載Load、第四MOSFET S4、第二電感L2、電源AC ;等效電路如圖5d中實線所示。在t3 t4時刻，MOSFET SI I、S12關(guān)斷，電流從MOSFET SI I、S12轉(zhuǎn)移到二極管Dll中，電流流向為第一電感LI、二極管D11、負載Load、第四MOSFET S4、第二電感L2、電源AC ;等效電路如圖5c中實線所示。t4時亥Ij，第三MOSFET S3開通，電感充電，下一周期開始。在輸入電壓負半周時，第三MOSFET S3—直導(dǎo)通，MOSFET S11、S12 —直關(guān)斷。第四MOSFET S4變?yōu)橹鏖_關(guān)管，MOSFET S21、S22成為續(xù)流開關(guān)管，其工作過程與正半周類似。。其中，該同步整流電路中的第一組合開關(guān)Zl和第二組合開關(guān)Z2只承受單方向上 的壓降，因此MOSFET S12及S22 —直承受的是低電壓，從而可以優(yōu)選使用上述組合開關(guān)中的所述單向低阻開關(guān)實現(xiàn)方式，從而在使得電路正常工作的前提下，盡量減小組合開關(guān)的導(dǎo)通阻抗，降低導(dǎo)通損耗。(2)本發(fā)明實施例同步整流電路的另一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)為第三組合開關(guān)、第四組合開關(guān)、第四二極管以及第三二極管依次串接；且，第三組合開關(guān)的第一端連接第三二極管的陰極；第二濾波電容的兩端分別連接第三二極管的陰極以及第四二極管的陽極；第三組合開關(guān)的第二端連接第三電感的一端；第三電感的另一端以及第三二極管的陽極作為電源輸入端。圖6為以上同步整流電路的一種具體實現(xiàn)，在該實現(xiàn)電路中，所有的晶體管均通過MOSFET實現(xiàn)；如圖6所示，該電路包括第三組合開關(guān)Z3、第四組合開關(guān)Z4、第四二極管D4以及第三二極管D3依次串接；且，第三組合開關(guān)Z3的第一端連接第三二極管D3的陰極；第二濾波電容C2的正極連接第三二極管D3的陰極，負極連接第四二極管D4的陽極；第三組合開關(guān)Z3的第二端連接第三電感L3的一端；第三電感L3的另一端和第三二極管D3的陽極分別作為電源兩個輸入端；第二濾波電容C2的兩端作為整流濾波電路的輸出端，連接負載Load。第一組合開關(guān)Z3由兩個MOSFET S31、S32，兩個MOSFET的體二極管D301和D302，以及與兩個MOSFET并聯(lián)的二極管D31構(gòu)成；其中，M0SFETS31和MOSFET S32的源極相連；體二極管的陰極和其對應(yīng)的MOSFET的漏極相連，陽極與其對應(yīng)的MOSFET的源極相連；二極管D31的陰極與M0SFETS31的漏極連接，陽極與MOSFET S32的漏極連接；第二組合開關(guān)Z4通過兩個MOSFET S41、S42，兩個MOSFET的體二極管D401和D402,以及與兩個MOSFET并聯(lián)的二極管D41構(gòu)成；其中，MOSFET S41和MOSFET S42的源極相連；體二極管的陰極和其對應(yīng)的MOSFET的漏極相連，陽極與其對應(yīng)的MOSFET的源極相連；二極管D41的陰極與MOSFET S41的漏極連接，陽極與MOSFET S42的漏極連接。其中，圖6所示的電路與后文中圖7的電路結(jié)構(gòu)類似，電路工作原理可參考后文中對于圖7電路工作原理的說明，這里不再贅述。(3)本發(fā)明實施例同步整流電路的第三種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)可以包括第五組合開關(guān)和第六組合開關(guān)串接，第五組合開關(guān)的第二端連接第六組合開關(guān)的第一端，第五組合開關(guān)的第一端連接第五晶體管的漏極；第五體二極管的陰極連接第五晶體管的漏極，陽極連接第五晶體管的源極；第五晶體管的源極與第六晶體管的漏極連接，第六晶體管的源極與第六組合開關(guān)的第二端連接；第六體二極管的陰極連接第六晶體管的漏極，陽極連接第六晶體管的源極；第三濾波電容的兩端分別連接第五晶體管的漏極以及第六晶體管的源極；第五組合開關(guān)的第二端連接第四電感的一端；第四電感的另一端和第五晶體管的源極分別作為電源兩個輸入端。該同步整流電路與第(2)種同步整流電路的區(qū)別在于將第三二極管和第四二極管替換為M0SFET，從而相比于第(2)種同步整流電路，可以進一步提高電路的效率。如圖7所示，為該種同步整流電路的一種具體實現(xiàn)，其中包括第五組合開關(guān)Z5和第六組合開關(guān)Z6串接，第五組合開關(guān)Z5的第二端連接第六組合開關(guān)Z6的第一端，第五組合開關(guān)Z5的第一端連接第五M0SFETS5的漏極；第五體二極管D05的陰極連接第五MOSFET S5的漏極，陽極連接第五MOSFET S5的源極；第五MOSFET S5的源極與第六MOSFET S6的漏極連接，第六M0SFETS6的源極與第六組合開關(guān)Z6的第二端連接；第六體二極管D06的陰極連接第六MOSFET S6的漏極，陽極連接第六MOSFET S6的源極；第三濾波電容C3的兩端分別連接第五MOSFET S5的漏極以及第六MOSFET S6的源極；第五組合開關(guān)Z5的第二端連接第四電感L4的一端；第四電感L4的另一端和第五MOSFET S5的源極分別作為電源兩個輸入端，連接同步整流電路的電源AC ；第三濾波電容C3的兩端作為同步整流電路的輸出端，連接負載Load。第一組合開關(guān)Z5通過兩個MOSFET S51、S52，兩個MOSFET的體二極管D501和D502,以及與兩個MOSFET并聯(lián)的二極管D51構(gòu)成；其中，MOSFET S51和MOSFET S52的源極相連；體二極管的陰極和其對應(yīng)的MOSFET的漏極相連，陽極與其對應(yīng)的MOSFET的源極相連；二極管D51的陰極與MOSFET S51的漏極連接，陽極與MOSFET S52的漏極連接；第二組合開關(guān)Z6通過兩個MOSFET S61、S62，兩個MOSFET的體二極管D601和D602,以及與兩個MOSFET并聯(lián)的二極管D61構(gòu)成；其中，MOSFET S61和MOSFET S62的源極相連；體二極管的陰極和其對應(yīng)的MOSFET的漏極相連，陽極與其對應(yīng)的MOSFET的源極相連；二極管D61的陰極與MOSFET S61的漏極連接，陽極與MOSFET S62的漏極連接。以下，對圖7所示電路的工作原理進行簡要說明以輸入電壓正半周為例，該拓撲的工作波形如圖7a所示。圖中Vesi Ves4、Vesf^U是MOSFET S51、S52、S61、S62與S6的驅(qū)動電壓，Vm、Im分別是電感L4的電壓、電流，VDS3+VSD4是MOSFET S61漏極與S62漏極之間的電壓，Im是二極管D51中的電流，Ids3是MOSFET S61中的電流。MOSFET S6—直導(dǎo)通，MOSFET S5截止。左下橋臂的MOSFET S61、S62成為主開關(guān)管，左上橋臂的MOSFET S51、S52成為續(xù)流開關(guān)管。在to tl時刻，MOSFET S61與S62開通，MOSFET S5US52關(guān)斷，電感儲能，電流流向為第四電感L4、MOSFET S6K MOSFET S62、M0SFETS6、電源AC ;等效電路如圖7b中實線所示。 在11 t2 時刻，MOSFET S61、S62 關(guān)斷，MOSFET S51、S52 關(guān)斷，電感經(jīng)二極管 D51釋放能量。電流流向為第四電感L4、二極管D51、負載Load、MOSFET S6、電源AC;等效電路如圖7c中實線所示。在t2 t3時刻，MOSFET S51、S52開通，二極管D51中的電流轉(zhuǎn)移到MOSFET S51、S52 中。電流流向為第四電感 L4、M0SFET S52、M0SFETS51、負載 LoacUMOSFET S6、電源 AC;等效電路如圖7d中實線所示。在t3 t4時刻，MOSFET S51、S52關(guān)斷，電流從MOSFET S51、S52轉(zhuǎn)移到二極管D51中，電流流向為第四電感L4、二極管D51、負載Load、MOSFET S6、電源AC ;等效電路如圖7c中實線所示。t4時刻，MOSFET S61、S62開通，電感充電，下一周期開始。
在輸入電壓負半周時，MOSFET S5—直導(dǎo)通，MOSFET S6截止。其工作過程與正半周類似，只是MOSFET S51、S52變?yōu)橹鏖_關(guān)管，MOSFET S6 K MOSFET S62成為續(xù)流開關(guān)管。通過以上分析可知，圖6和圖7中的組合開關(guān)承受的也是單向壓降，因此，第(2)和第(3)中同步整流電路中的組合開關(guān)可以優(yōu)選使用本發(fā)明實施例組合開關(guān)的所述單向開關(guān)實現(xiàn)方式，從而更好的消除晶體管的體二極管反向恢復(fù)損耗大的問題，降低組合開關(guān)的反向恢復(fù)損耗，提聞電路的效率。另外，在以上的圖5 7中，組合開關(guān)均使用圖I所示的組合開關(guān)結(jié)構(gòu)，即兩晶體管的S極連接，在實際應(yīng)用中，也可以將圖5 圖7中的組合開關(guān)替換為圖2所示的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)上述同步整流電路，這里不再贅述。另外，本發(fā)明實施例的組合開關(guān)不僅僅適用于圖5 圖7所示的同步整流電路，還可以用于替換其他同步整流電路中的整流二極管。本發(fā)明實施例中的上述組合開關(guān)可以適用于同步整流電路中，替換現(xiàn)有技術(shù)中同步整流電路的整流二極管,另外,這種組合開關(guān)也可以適用于其他如各種BOOST、BUCK電路中。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種組合開關(guān)，其特征在于，包括第一晶體管、第二晶體管、第一體二極管、第二體二極管以及第一二極管；其中， 第一體二極管的陰極與第一晶體管的漏極連接，陽極與第一晶體管的源極連接；第二體二極管的陰極與第二晶體管的漏極連接，陽極與第二晶體管的源極連接； 該開關(guān)還包括第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)，其特征在于，第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)包括 第一晶體管和第二晶體管的源極連接；第一二極管的陰極與第一晶體管的漏極連接，陽極與第二晶體管的漏極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)，其特征在于，第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第 一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)包括 第一晶體管和第二晶體管的漏極連接；第一二極管的陰極與第一晶體管源極連接，陽極與第二晶體管的源極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)，其特征在于，所述第一晶體管和第二晶體管為相同額定電壓等級的晶體管；或者， 第一晶體管和第二晶體管為不同額定電壓等級的晶體管，且，第一晶體管的額定電壓等級大于第二晶體管的額定電壓等級。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項所述的開關(guān)，其特征在于，所述晶體管通過MOSFET實現(xiàn)。
6.一種同步整流電路，其特征在于，包括權(quán)利要求I至5任一項所述的組合開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括 第一組合開關(guān)的第一端、第二組合開關(guān)的第一端以及第一濾波電容的第一端連接；第一組合開關(guān)的第二端連接第三晶體管的漏極，第二組合開關(guān)的第二端連接第四晶體管的漏極；第三晶體管的漏極連接第三體二極管的陰極，源極連接第三體二極管的陽極；第四晶體管的漏極連接第四體二極管的陰極，源極連接第四體二極管的陽極； 第三晶體管的源極、第四晶體管的源極以及第一濾波電容的第二端連接； 且，第一組合開關(guān)的第二端以及第二組合開關(guān)的第二端分別通過一電感與電源連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括 第三組合開關(guān)、第四組合開關(guān)、第四二極管以及第三二極管依次串接；且，第三組合開關(guān)的第一端連接第三二極管的陰極； 第二濾波電容的兩端分別連接第三二極管的陰極以及第四二極管的陽極； 第三組合開關(guān)的第二端連接第三電感的一端； 第三電感的另一端和第三二極管的陽極分別作為電源兩個輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括 第五組合開關(guān)和第六組合開關(guān)串接，第五組合開關(guān)的第一端連接第五晶體管的漏極；第五體二極管的陰極連接第五晶體管的漏極，陽極連接第五晶體管的源極； 第五晶體管的源極與第六晶體管的漏極連接，第六晶體管的源極與第六組合開關(guān)的第二端連接；第六體二極管的陰極連接第六晶體管的漏極，陽極連接第六晶體管的源極； 第三濾波電容的兩端分別連接第五晶體管的漏極以及第六晶體管的源極；第五組合開關(guān)的第二端連接第四電感的一端； 第四電感的另一端和第五晶體管的源極分別作為電源兩個輸入端。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項所述的電路，其特征在于，所述晶體管通過MOSFET實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合開關(guān)，包括第一晶體管、第二晶體管、第一體二極管、第二體二極管以及第一二極管；其中，第一體二極管的陰極與第一晶體管的漏極連接，陽極與第一晶體管的源極連接；第二體二極管的陰極與第二晶體管的漏極連接，陽極與第二晶體管的源極連接；該開關(guān)還包括第一晶體管和第二晶體管反向串聯(lián)；第一二極管與串聯(lián)的第一晶體管和第二晶體管并聯(lián)。這種組合開關(guān)能夠解決普通整流時二極管導(dǎo)通損耗大或者采用MOSFET及體二極管實現(xiàn)同步整流時其體內(nèi)二極管反向恢復(fù)損耗大等問題，提高了電路的效率。
文檔編號H02M7/162GK102647099SQ20111004478
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者弗蘭克·赫爾特, 王琳化, 黃立巍 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)北美公司