整流电路的制作方法

整流电路的制作方法
【专利摘要】一种整流电路。整流电路包括被配置为接收交变输入信号的电桥电路。将并联谐振电路耦合于所述电桥电路和输出之间。所述电路还可以包括耦合至所述输出并且被配置为提供输出信号的电容性存储元件。
【专利说明】整流电路
【技术领域】
[0001 ] 本发明的实施例涉及整流电路，例如，用于对具有相对地高频率的交变输入电压进行整流以进行能量传输的整流电路。
【背景技术】
[0002]在很多不同的电子电路应用当中，必须对交变输入电压整流，以提供直流输出电压。一种可能的应用是通过势垒的电力传输。公知的是可以使用包括初级绕组和次级绕组的变压器通过势垒传输电力。在这种类型的应用中，向变压器的初级绕组施加交变功率信号。借助感应地耦合至初级绕组的次级绕组，由初级绕组接收到的交变功率信号导致在次级绕组处可获得交变功率信号。施加至初级绕组的功率信号和可在次级绕组处获得的功率信号可以具有不同的信号波形，但是基本上具有相同的频率。
[0003]根据用于传输电力的变压器的具体类型，交变功率信号的频率可以相对地高，以高效率地通过变压器传输电力。尤其是非常小的并且/或者不包括磁芯的变压器可能需要高于数十MHz的频率，并且甚至高于10MHz的频率。

【发明内容】

[0004]第一实施例涉及整流电路。整流电路包括被配置为接收交变输入信号的电桥电路以及耦合于所述电桥电路和输出之间的并联谐振电路，其中，将所述输出配置为输出输出信号。
[0005]第二实施例涉及电子电路。所述电子电路包括多个整流电路，其中，每一整流电路包括被配置为接收交变输入信号的电桥电路以及耦合于所述电桥电路和输出之间的并联谐振电路，其中，使所述多个整流电路的整流电路的输出级联。
[0006]第三实施例涉及整流电路。所述整流电路包括被配置为接收交变输入信号的电桥电路以及耦合于所述电桥电路和输出之间的整流元件，其中，将所述输出配置为输出输出信号。
[0007]第四实施例涉及一种包括多个整流电路的电子电路。每一整流电路包括被配置为接收交变输入信号的电桥电路以及耦合于所述电桥电路和输出之间的并联谐振电路。
【专利附图】

【附图说明】
[0008]现在将参考附图解释示例。附图用来对基本原理举例说明，因而仅示出了理解基本原理所必需的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的参考符号表示相似的特征。
[0009]图1示出了包括电桥电路的整流电路；
图2 (其包括图2A和2B)示出了图1的整流电路的操作原理；
图3示意性地示出了具有矩形波形的输入信号；
图4示出了整流电路的一个实施例，其包括电桥电路以及耦合于所述电桥电路和所述整流电路的输出之间的并联谐振电路； 图5示出了说明图4的整流电路的操作原理的时序图；
图6示出了基于图3的整流电路的整流电路，并且其额外地包括耦合至所述电桥电路的输入的变压器；
图7 (其包括图7A和7B)示出了所述并联谐振电路的电容性存储元件的一个实施例； 图8示出了包括多个级联整流电路的电子电路的第一实施例；
图9示出了包括多个级联整流电路的电子电路的第二实施例；
图10示出了两个不同的并联谐振电路的电感器的实施例；
图11示出了一个整流电路实施例，其包括电桥电路以及耦合于所述电桥电路和所述整流电路的输出之间的整流元件；
图12 (其包括图12A和12B)示出了所述整流元件的可能的实施方式；
图13示出了包括多个级联整流电路的电子电路的另一实施例；以及 图14示出了包括整流电路的应用电路。
[0010]在下面的详细说明中，参考附图。附图形成了说明书的部分，并且通过举例说明示出了其中可以实践本发明的具体实施例。应当理解，可以使本文中描述的不同实施例的特征相互组合，除非另外特别地指出。
【具体实施方式】
[0011]图1示出了整流电路的一个实施例。所述整流电路包括被配置为在具有第一输入节点11和第二输入节点12的输入处接收交变输入信号(交变输入电压)Vin的电桥电路
10。所述整流电路还包括具有第一输出节点31和第二输出节点32的输出，其被耦合至所述电桥电路10，并且被配置为输出经整流的输出信号(经整流的输出电压)Vout。
[0012]根据图1的电桥电路10是有源整流器电桥，并且包括具有第一高侧开关Hl和第一低侧开关LI的第一半桥13以及具有第二高侧开关H2和第二低侧开关L2的第二半桥
14。将所述第一半桥13的第一高侧开关Hl和第一低侧开关LI串联连接于电桥电路10的第一输出节点15和第二输出节点16之间，并且将第二半桥14的第二高侧开关H2和第二低侧开关L2串联连接于电桥电路10的第一输出节点15和第二输出节点16之间。将电桥电路的输出节点15、16耦合至整流电路的输出。
[0013]电桥电路10的开关H1-L2中的每个包括控制节点，其中，连接第一高侧开关Hl和第一低侧开关LI的控制节点，并且其中，连接第二高侧开关H2和第二低侧开关L2的控制节点。第一和第二半桥13、14中的每者包括输入，其中，第一半桥13的输入是第一高侧开关Hl和第一低侧开关LI的加载路径共有的电路节点，并且其中，第二半桥14的输入是第二高侧开关H2和第二低侧开关L2的加载路径共有的电路节点。将第一半桥13的输入以及第二高侧开关H2和第二低侧开关L2的控制端子耦合至所述第一输入节点11，并且将第二半桥14的输入以及所述第一高侧开关Hl和第一低侧开关LI的控制节点耦合至第二输入节点12。
[0014]在图1的电桥电路10中，将各个开关H1-L2实施为晶体管，尤其是MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)。具体而言，第一高侧开关Hl和第二高侧开关H2是第一类型的晶体管，并且第一低侧开关LI和第二低侧开关L2是第二类型的晶体管。根据一个实施例，所述高侧开关H1、H2是P型MOSFET，并且所述低侧开关L1、L2是η型MOSFET。这些MOSFET中的每个包括作为控制节点的栅极端子以及处于漏极端子和源极端子之间的加载路径。根据一个实施例，高侧开关H1、H2使其源极端子连接至第一输出节点15，并且低侧开关L1、L2使其源极端子连接至第二输出节点16。将第一高侧开关Hl的漏极端子连接至第一低侧开关LI的漏极端子，并且将第二高侧开关H2的漏极端子连接至第二低侧开关L2的漏极端子。
[0015]公知的是MOSFET (比如，图1的电桥电路10中被用作高侧开关Hl、H2的MOSFET和被用作低侧开关L1、L2的M0SFET)是根据其栅极一源极电压的水平导通或截止的电压控制开关。一个晶体管的栅极一源极电压是晶体管的栅极端子和源极端子之间的电压。在图1的电桥电路中，通过第二输入节点12和第一输出节点15之间的电压控制第一高侧开关H1，通过第二输入节点12和第二输出节点16之间的电压控制所述第一低侧开关LI，通过所述第一输入节点11和所述第一输出节点15之间的电压控制所述第二高侧开关H2，并且通过所述第一输入节点11和所述第二输出节点16之间的电压控制所述第二低侧开关L2。MOSFET H1-L2中的每者具有阈值电压，其中，各个MOSFET在其栅极一源极电压的幅度高于所述阈值电压的幅度时导通(导电)。在本实施例中用P型MOSFET实施的高侧开关Hl、H2具有负阈值电压，并且在本实施例中用η型MOSFET实施的低侧开关L1、L2具有正阈值电压。出于解释的目的，假设一个MOSFET在对应的栅极一源极电压的水平一达到所述阈值电压时就导通(导电，处于导通状态)。在导通状态下，导通电阻和电导分别根据所述栅极一源极电压的信号电平而变化。在栅极一源极电压的水平只是略高于所述阈值电压时，分别地，所述MOSFET的导通电阻可以是相对地高，并且电导可以是相对地低，其中，随着所述栅极一源极电压的升高，所述导通电阻下降(并且所述电导升高)。
[0016]参考下面的图2Α和2Β解释图1的整流电路的基本操作原理。图2Α和2Β示出了电桥电路10中的各个开关H1-L2的取决于输入电压Vin的操作状态，其中，图2Α示出了就正输入电压Vin情况下的操作状态，并且图2Β示出了就负输入电压情况下的操作状态。在输入电压Vin为正时,第一输入节点11处的电势高于第二输入节点12处的电势,并且在输入电压Vin为负时，第二输入节点12处的电势高于第一输入节点11处的电势。
[0017]出于解释的目的，假设将输出电容器30连接于所述整流电路的第一和第二输出节点31、32之间，并且先前已经将输出电容器30充电到了输出电压Vout。图2A和2B示出了相对于输出电压Vout的输入电压Vin，并且示出了所述电桥电路的各个开关H1-L2的操作状态。参考图2A和2B，SThi表示第一高侧开关Hl的操作状态，STli表示第一低侧开关LI的操作状态，STh2表示第二高侧开关H2的操作状态，并且SIY2表示第二低侧开关L2的操作状态。在下文中这些信号STm-SIY2将被称为状态信号。出于解释的目的，假设状态信号的高电平表示对应开关的导通状态，并且状态信号的低电平表示对应开关的截止状态。
[0018]参考图2A，在输入电压Vin高于第二低侧开关L2的阈值电压V\2时，第二低侧开关L2导通。在导通状态下，第二低侧开关L2将第二输入节点12连接至电桥电路10的第二输出节点16，从而使输入电压Vin和输出电压Vout分别参考电桥电路10的第二输出节点16和所述整流电路的第二输出节点32。只要输入电压Vin为正并且只要输出电压Vout的幅度高于第一高侧开关Hl的阈值电压VtHl的幅度就使第一高侧开关Hl导通。在导通状态下，第一高侧开关Hl将第一输入节点11连接至电桥电路10的第一输出节点15。在第一高侧开关Hl和第二低侧开关L2导通时，输入电流Iin能够沿图1中所示的方向流动，即经由分别耦合至输出端子31、32的第一高侧开关Hl和输出电容器30或负载Z (以虚线示出)以及第二低侧开关L2从第一输入节点11流至第二输入节点12。
[0019]参考图2A，在输入电压Vin降至输出电压Vout以下，从而使输入电压Vin超过第二高侧开关H2的低于所述输出电压的阈值电压Vt112的幅度时，第二高侧开关H2导通。因而，存在这样的输入电压Vin的电压范围Vout-1 Vta2 K Vin^ I VtL2 |，其导致第二高侧开关H2和第二低侧开关L2两者均导电。这可能导致输出电容器30部分放电，并且可能因此导致不希望的损耗。
[0020]参考图2B,在输入电压Vin的幅度高于第一低侧开关LI的阈值电压Vtu时,第一低侧开关LI导通。在导通状态下，第一低侧开关LI将第一输入节点11连接至电桥电路10的第二输出节点16，从而使负输入电压-Vin和输出电压Vout分别参考电桥电路10的第二输出节点16以及整流电路的第二输出节点32。只要输入电压Vin为负并且只要输出电压Vout的幅度高于第二高侧开关H2的阈值电压Vt112的幅度，第二高侧开关H2就导通。在导通状态下，第二高侧开关H2将第二输入节点12连接至电桥电路10的第二输出节点16。在第二高侧开关H2和第一低侧开关LI导通时，输入电流Iin能够沿与图1中所示的方向相反的方向流动，即分别经由第二高侧开关H2和输出电容器30或负载Z以及第一低侧开关LI从第二输入节点12流至第一输入节点11。
[0021]参考图2B，在输入电压Vin的幅度降至输出电压Vout以下，从而使输入电压Vin的幅度超过第一高侧开关H2的低于所述输出电压的阈值电压Vtm的幅度时，第一高侧开关Hl导通。因而，存在这样的输入电压Vin的电压范围Vout-1 Vtm I ^ -Vin ^ | Vtu |，其导致第一高侧开关Hl和第一低 侧开关LI两者均导电。这可能导致输出电容器30部分放电，并且可能因此导致不希望的损耗。
[0022]参考关于图2A和2B的解释，在输入电压Vin的幅度低于输出电压Vout减去第一高侧开关Hl或第二高侧开关H2的阈值电压时，可能在图1的整流电路中发生损耗。因而，图1的整流电路适于用如图3中示意性表示的矩形波形对输入电压Vin整流。在这种情况下，输入电压Vin交替地在第一(正)信号电平和第二 (负)信号电平之间变化。
[0023]然而,在输入电压Vin是其中信号电平在正最大电平和负最大电平之间缓慢地变化的交变电压时，可能在图1的整流电路中发生显著的损耗。在这种情况下，存在重要的时间段，在所述时间段内，输入电压Vin具有其中使第一高侧开关Hl和第一低侧开关LI两者均导电或者其中使第二高侧开关H2和第二低侧开关L2两者均导电的信号电平。
[0024]图4示出了被配置为克服前文概述的问题的整流电路的一个实施例。具体而言，将图4的整流电路配置为对不具有矩形波形而是具有其中信号电平在正最大电平和负最大电平之间相对缓慢地变化的波形的交变输入电压Vin进行整流。根据一个实施例，输入电压Vin具有正弦波形或者类似于正弦波形的波形。
[0025]图4的整流电路以图1的整流电路为基础，并且另外包括连接于电桥电路10的输出15、16和整流电路的输出31、32之间的并联谐振电路20。在本实施例中，将并联谐振电路20连接于电桥电路10的第一输出节点15和整流电路的第一输出节点31之间。将所述并联谐振电路串联连接至输出电容器30，其中，将具有所述并联谐振电路和输出电容器30的串联电路连接于电桥电路10的第一和第二输出节点15、16之间。可跨越所述第一和第二输出节点之间的输出电容器30获得所述整流电路的输出电压Vout。所述并联谐振电路20包括电感器21和与所述电感器21并联连接的电容性存储元件22。
[0026]参考图5解释图4的整流电路的操作原理，图5示出了输入电压Vin、电桥电路10的输出电压VlO和输出电压Vout的时序图。出于解释的目的，假设输入电压Vin具有正弦波形，并且输出电压Vout基本恒定。然而，这只是示例，当输入电压Vin具有除正弦波形以外的交变信号波形时并且当输出电压Vout变化时，下面解释的操作原理基本上是相同的。
[0027]参考关于图2A提供的解释，在输入电压Vin高于输出电压Vout时，第一高侧开关Hl和第二低侧开关L2导通。这导致输入电流沿如图4中示出的方向流经第一高侧开关H1、并联谐振电路20的电感器20、输出电容器30和/或负载Z以及第二低侧开关L2。随着输入电流Iin流经电感器21，能量被磁性地存储在电感器21中。随着输入电压Vin降至低于输出电压Vout减去第二高侧开关H2的阈值电压Vt112的幅度(图5中的时间tl上)，第二高侧开关H2导通，因而第二高侧开关H2和第二低侧开关L2两者均导电。然而，先前存储在电感器21中的能量导致电流通过电感器21继续流动，其中，这个电流要么对并联谐振电路22中的电容性存储元件充电，要么对输出电容器30充电，并且防止输出电容器30通过导电的第二高侧开关H2和第二低侧开关L2放电。
[0028]在输入电压Vin变为负时并且在负输入电压的信号电平升高到输出电压Vout减去第一高侧开关Hl的阈值电压以上时，第二高侧开关H2和第一低侧开关LI导通。在这种情况下，输入电流Iin从第二输入节点12流经第二高侧开关H2、电感器21、输出电容器30和/或负载Z以及第一低侧开关LI。
[0029]参考图5，电桥电路的输出电压VlO是经整流的电压，其包括所具有的频率基本上是输入电压Vin的频率的两倍的电压纹波。这个输出电压VlO的最小值V1min基本上是通过第一半桥13和第二半桥14的高侧开关和低侧开关的阈值电压之和给定的，即:
V1min - VtH1+VtL1(Ia)
V1min = VtH2+VtL2(lb)。
[0030]在输出电压VlO达到最小值V1min时,第一半桥的开关中的至少一个截止,从而使输出电压VlO不能进一步降低。根据一个实施例，并联谐振变换器20的谐振频率fKES处于输入电压Vin的频率fIN的两倍的范围中。根据一个实施例，谐振频率fKES处于输入电压的频率的两倍的50%和200%之间，80%和120%之间或者90%和110%之间。也就是说:
0.5.(2.fIN) < fEES〈 2.(2.fIN)(2a)
0.8.(2.fIN) < fEES〈 1.2.(2.fIN)(2b)
0.9.(2.fIN) < fEES < 1.1.(2.fIN)(2c)。
[0031]参考图5，电桥电路10的输出电压VlO具有直流分量和交流分量(电压纹波)。出于解释的目的，假设交流分量具有图5中的基本上正弦波形。然而，这只是示例。下文解释的操作原理不限于具有正弦交流分量的输出电压V10，而是相应地适用于所具有的交流分量具有除了正弦波形以外的波形的输出电压V10。所述交流分量的波形取决于所述电桥电路的输入电压Vin的波形。
[0032]电桥电路10的输出电压VlO导致电流120通过并联谐振电路20抵达输出31、32。这个电流具有由输出电压VlO的直流分量所得到的直流分量(其流经所述电感器)。输出电压VlO的交流分量导致电流通过电感器21以及通过电容器22。这些电流具有基本上180°的相位差，其中，通过电感器21的电流以交变方式对电容器22充电，并且被充电的电容器22导致电流通过电感器21，并磁化所述电感器，并且其中，对所述电容器充电的电流和使所述电感器磁化的电流沿相反方向流动。通过所述电感器的电流和通过所述电容器的电流至少部分相互补偿，从而使电流120的直流分量基本上流至输出31、32。
[0033]借助在并联谐振电路20中流动的交变电流，在其中输出电压VlO接近最小值V1min并且其中一个半桥13、14的两个开关导电的那些时间段中，基本上没有电流能够从输出电容器30流过电桥电路10。
[0034]参考图6，可以使用参考图4解释的整流电路来对通过变压器40传输的功率信号整流。参考图6，变压器40包括初级绕组41和次级绕组42，其中，将次级绕组42连接至电桥电路10的输入节点11、12。在这种情况下，电桥电路10的输入电压Vin是可跨越所述变压器的次级绕组42获得的电压。输入电压Vin的波形取决于施加至变压器的初级绕组41的初级电压V41的波形。这个初级电压V41可以具有矩形波形或者任何其它交变波形。在图6的实施例中，变压器40供给了提供初级电压V41的电压源(图6中的虚线中所示)和具有与之连接的负载Z的整流电路之间的势垒。因而，能够使初级电压V41和输出电压Vout参考不同的参考电势。
[0035]根据一个实施例，变压器40是不包括变压器芯的所谓的无芯变压器。可以将这种类型的变压器实施为具有平面绕组的集成变压器。为了通过这种类型的变压器高效率地传输电力，需要数十MHz的交变初级电压V41的频率，例如，在10MHz和400MHz之间的频率。所述电桥电路的输入电压Vin的频率基本上对应于初级电压V41的频率。然而，由于变压器40的不可避免的杂散电容以及电桥电路10的寄生电容，输入电压Vin的信号波形可以不同于初级电压V41的信号波形。这些电容起着类似于低通滤波器的作用。例如，在初级电压V41具有矩形波形时，输入电压Vin可以具有梯形波形，或者与正弦波形类似的具有甚至更为平滑边沿的波形。
[0036]图6的具有电桥电路10和并联谐振电路20的整流电路能够闻效率地对具有那些相对地高的频率的交变输入电压Vin整流。
[0037]根据一个实施例，并联谐振电路20的电容性存储元件22具有取决于跨越并联谐振电路20的电压V20的电容。根据一个实施例，电容性存储元件22的电容随着跨越并联谐振电路20的电压V20的增加而增加。根据一个实施例，将电容性存储元件22实施为所谓的MOS电容器。图7中示出了这种类型的电容器的一个实施例。参考图7，所述电容器包括连接至所述电容性存储元件的第一端子23的掺杂半导体衬底221、连接至所述电容性存储元件22的第二端子24的电极222以及被布置在所述掺杂半导体衬底21和电极22之间的介电层223。半导体衬底221可以包括常规半导体材料，例如，硅、碳化硅、砷化镓等。电极222可以包括常规电极材料，例如，高掺杂多晶半导体材料或金属。半导体衬底221是单晶半导体衬底。例如，所述半导体衬底的掺杂浓度选自lE16cnT3和lE19cnT3之间的范围。
[0038]图7的电容性存储元件22的操作原理如下。根据施加在第一和第二端子23、24之间的电压，可能在介电层223下面的掺杂半导体衬底221中存在耗尽区(空间电荷区)。所述电容性存储元件的总电容随着所述耗尽区向衬底221中更深的扩展而降低。当在所述介电层下面的半导体衬底221中存在聚积区时，所述电容达到最大值。
[0039]出于解释的目的，假设所述半导体衬底221是P掺杂半导体衬底。在这种情况下，要求电极222相对于衬底221的电势的负电势，以在介电层223的下面的衬底221中生成聚积区，因而所述电容器的电容C22具有如图7B中示意性示出的特性。参考图7B，在电压V20具有如图7A中所示的极性时，并且在这个电压V20的电压水平增加时，电容C增大。将图7A中所示的类型的电容性存储元件22连接在所述并联谐振电路中，从而将第一端子23连接至电桥电路10的第一输出节点15，并且将第二端子24连接至所述整流电路的第一输出节点31。
[0040]在半导体衬底221是η掺杂时，要求电极222相对于衬底221的正电势，以在介电层223下面的衬底221中生成聚积区。在这种情况下，电压V20相对于端子24、25的极性与图7Α中所示的极性相反，因而在这种情况下，将第二端子24连接至电桥电路10的第一输出节点15，并且将第一端子23连接至所述整流电路的第一输出节点31。
[0041]在电容器22具有如图7Β中所示的特性曲线时，当电桥输出电压VlO接近最小值(并且小于输出电压Vout)时，电容器22具有相对地低的电容。电容器22的这个变化的电容的作用在于，使跨越受到电桥电压VlO激励的并联谐振电路20的振荡电压具有长于负的半周期的正的半周期。在电桥电压VlO具有类似的波形时，也就是说，在电桥电压VlO的纹波的“负半周期”短于“正半周期”时，这是尤为有用的。例如，在电桥电路10的输入电压Vin具有梯形 波形时，就是这种情况。
[0042]图8示出了包括多个上文参考图2到7解释的整流电路的电子电路。在图8的整流电路中，对应的特征具有仅下标索引不同的对应参考符号。图8的电子电路包括两个整流电路。然而，这只是示例。也可以在电子电路中实施多于两个的整流电路。参考图8，使各个整流电路级联，也就是说，使各个整流电路的输出电容器301; 30η串联连接。Vout1, Voutn表不图8中的各个整流电路的输出电压。总输出电压Vout对应于各个输出电压VoutpVoutn的和Vouti+Vout#在图8中，参考符号31、32表示所述电子电路的输出节点，也就是说，将输出电容器3(^3(^串联连接在这些输出节点31、32之间。
[0043]在图8的电子电路中，电桥电路11UOn的输入电压Vin1Jinn是可在变压器40的次级绕组42p42n处获得的次级电压。这个变压器具有一个初级绕组41，所述初级绕组接收初级电压V41并且其与次级绕组42p42n感应地耦合。次级绕组42p42n的数目对应于级联整流电路的数目，因而每一整流电路从一个次级绕组421、42?接收其输入电压Vin1Jirv
[0044]图9示出了以图8的电子电路为基础的电子电路，并且其与图8的电子电路的区别在于，在电子电路的输出端子33、34之间连接了一个公共输出电容器30，而不是每一整流电路中的输出电容器(图8中的30P30J。根据另一实施例(未示出)，其中每一整流电路包括如图8中示出的输出电容器3(V30n，并且另外在输出端子31、32之间连接一个如图9中示出的公共输出电容器30。
[0045]根据一个实施例，使各个整流电路的并联谐振电路2(V20n的电感器22p22n感应地耦合。根据一个实施例，在图10中示出，将这些电感器实施为衬底200上的平面线圈。参考图10，线圈。^^^可以是螺旋形的，并且所述螺旋形线圈可以基本上是同心的。所述线圈可以包括常规线圈材料、例如，金属、高掺杂多晶半导体材料等。
[0046]图11示出了根据另一实施例的整流电路。这个整流电路包括参考图1解释的电桥电路10，并且替代上文解释的并联谐振电路20，包括在所述电桥电路10的输出和所述整流电路的输出31、32之间的整流元件50。在图11的实施例中，将整流元件50连接于电桥电路10的第二输出节点16和整流电路的第二输出节点32之间。整流元件50的极性使得所述整流元件防止电流从所述整流电路的输出31、32流至电桥电路10。参考图11，可以将整流元件50实施为二极管，其具有连接至电桥电路10的第二输出节点16的阴极端子52并且具有连接至所述电桥电路的第二输出节点32的阳极端子51。可替代地，可以将整流元件50连接于所述电桥电路10的第一输出节点15和所述整流电路10的第一输出节点31之间。
[0047]参考图12A和12B，可以将整流元件50实施为二极管接法晶体管(d1de-connected transistor)。参考图12A中所示的第一实施例，所述晶体管可以是双极结型晶体管(BJT)，其使得其基极连接至其集电极。参考图12B中所示的第二实施例，所述晶体管可以是MOS晶体管(M0SFET)，其使得其栅极连接至其漏极。根据一个实施例，将图12B的二极管接法的MOS晶体管实施为具有基本上为OV的阈值电压。在这种情况下，可以将整流元件50实施为具有极低的传导损耗。
[0048]根据一个实施例，整流元件50的电压阻断能力低于输出电压Vout。使整流元件50反向偏置，因而其在一个半桥13、14的高侧开关和低侧开关同时导电时阻断。然而，电桥电路10的输出15、16之间的电压至少是导电的高侧开关的阈值电压和导电的低侧开关的阈值电压之和。这降低了使整流元件50反向偏置的电压。
[0049]图13示出了一种电子电路，其对应于图8的电子电路，但是其根据图11被实施为具有多个整流电路。可以如参考图9进行的解释来修改图13的这个电子电路，以只包括连接于所述电子电路的输出节点之间的一个输出电容器(图9中的30)。
[0050]具体而言，可以在其中必须通过势垒供应负载的电路应用中使用上文解释的整流电路或者本文前面解释的具有多个整流电路的电子电路。这这种类型的应用的一个示例是包括高侧开关的驱动电路的电子电路。
[0051]图14示意性地示出了包括与负载Z2串联连接的高侧开关61的电子电路。驱动电路62接收来自整流电路I的输出电压Vout。图14的整流电路I代表所述整流电路之一或者具有本文前面解释的多个整流电路的电子电路之一，其输出经整流的输出电压Vout，并接收初级电压V41。所述驱动电路62还接收定义高侧开关61的所需开关状态的输入信号Sin。将驱动电路62配置为根据输入信号Sin并使用输出电压Vout作为电源电压来使高侧开关62导通或截止。
[0052]将所述高侧开关实施为η型MOS晶体管，尤其是η形M0SFET。使所述整流电路的输出电压Vout (驱动电路62的电源电压)参考高侧开关61的源极端子。所述源极电势的水平可以根据高侧开关61的开关状态而变化。然而，这不影响输出电压Vout的生成，因为输出电压Vout和生成施加至变压器40的初级绕组41的初级电压V41的电源(电压源)通过变压器40电(galvanically)隔离。
[0053]在上文的描述中，参考所描述的附图的取向而使用了方向术语，例如，“顶部”、“底部”、“前面”、“背面”、“前导”、“拖尾”等。由于可以按照多种不同的取向放置实施例的部件，因而所述方向术语的使用是出于举例说明的目的，其无论如何都不构成限制。应当理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以采用其它实施例，并且可以做出结构或逻辑上的改变。因此，不应以限制的意义理解下述详细说明，并且本发明的范围由所附权利要求界定。
[0054]尽管已经公开了本发明的各种示范性实施例，但是对于本领域技术人员而言显然可以看到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出将实现本发明的某些优点的各种变化和修改。对于本领域适当的技术人员而言将显然的是，可以适当地替代其它执行相同的功能的部件。应当提到的是，可以使参考特定的附图解释的特征与其它附图的特征结合，即使是在其中并未明确提到这种结合的那些情况下。此外，可以完全通过软件实施方式、使用适当的处理器指令或者通过利用硬件逻辑和软件逻辑的组合来实现相同结果的混合实施方式来实现本发明的方法。旨在使所附权利要求涵盖这样的对本发明构思的修改。
[0055]为了便于描述，使用诸如“之下”、“下面”、“下方”、“之上”、“上方”等空间相对术语来解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语旨在包含除了与附图中描绘的取向不同的取向之外的器件的不同取向。此外，还使用诸如“第一”、“第二”等术语描述各种元件、区域、部分等，并且同样并非旨在是限制性的。遍及本描述，类似的术语指的是类似的元件。
[0056]如文中使用的，“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等术语是可扩充术语，其表明陈述的元件或特征的存在，但不排除额外的元件或特征。冠词“一”，“一个”和“该”旨在包括复数以及单数，除非上下文明确地另行指出。
[0057]在着眼于上述变化和应用范围的情况下，应当理解本发明不受前面描述的限制，也不受附图的限制。更确切地说，本发明仅被下面的权利要求及其法律等同物所限制。
[0058]应当理解，可以使文中描述的各个实施例的特征相互结合，除非另行明确地指出。
【权利要求】
1.一种整流电路，包括: 被配置为接收交变输入信号的电桥电路；以及 耦合于所述电桥电路和输出之间的并联谐振电路。
2.根据权利要求1所述的整流电路，还包括耦合至所述输出并且被配置为提供输出信号的电容性存储元件。
3.根据权利要求2所述的整流电路，其中，使所述并联谐振电路和所述电容性存储元件串联连接。
4.根据权利要求1所述的整流电路，其中，所述交变输入信号具有输入频率，并且其中，所述并联谐振电路具有谐振频率，其中，所述谐振频率是基于所述输入频率的值选择的。
5.根据权利要求4所述的整流电路，其中，所述并联谐振电路的谐振频率是基于电感器的电感和电容器的电容选择的。
6.根据权利要求4所述的整流电路，其中，所述并联谐振电路的谐振频率是基于至少一种关系选择的，所述关系选自由下述构成的组:
0.5.(2.fIN) < fEES〈 2.(2.fIN);
0.8.(2.fIN) < fEES〈 1. 2.(2.fIN);以及
0.9.(2.fIN) < fEES < 1.1.(2.fIN); 其中，fEES是所述谐振频率，并且fIN是所述输入信号的频率。
7.根据权利要求1所述的整流电路，其中，所述并联谐振电路包括电感器以及与所述电感器并联连接的第二电容性存储元件。
8.根据权利要求7所述的整流电路，其中，所述第二电容性存储元件包括MOS电容器。
9.根据权利要求8所述的整流电路，其中，所述MOS电容器包括: 耦合至第一电容器端子的掺杂半导体衬底； 耦合至第二电容器端子的电极；以及 在所述掺杂半导体衬底和所述电极之间的介电层。
10.根据权利要求1所述的整流电路，还包括变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，其中，所述次级绕组被配置为输出所述电桥电路的交变输入信号。
11.根据权利要求1所述的整流电路，其中，所述电桥电路包括: 耦合于第一输入节点和所述电桥电路的第一输出节点和第二输出节点之间的第一半桥；以及 耦合于第二输入节点和所述电桥电路的第一输出节点和第二输出节点之间的第二半桥， 其中，在所述第一和第二输入节点处接收所述交变输入信号。
12.根据权利要求11所述的整流电路， 其中，所述第一半桥包括耦合于所述第一输入节点和所述第一输出节点之间的第一高侧开关以及耦合于所述第一输入节点和所述第二输出节点之间的第一低侧开关，并且其中，所述第二半桥包括耦合于所述第二输入节点和所述第一输出节点之间的第二高侧开关以及耦合于所述第二输入节点和所述第二输出节点之间的第二低侧开关。
13.根据权利要求12所述的整流电路，其中，所述第一高侧开关和所述第一低侧开关每者包括耦合至所述第二输入节点的控制端子；并且 其中，所述第二高侧开关和所述第二低侧开关每者包括耦合至所述第一输入节点的控制端子。
14.根据权利要求12所述的整流电路，其中，所述第一高侧开关、所述第一低侧开关、所述第二高侧开关和所述第二低侧开关每者包括晶体管。
15.根据权利要求1所述的整流电路，还包括: 被配置为接收另一交变输入信号的另一电桥电路；以及 耦合于所述另一电桥电路和另一输出之间的另一并联谐振电路，其中，将所述另一输出配置为输出另一输出信号， 其中，使所述电桥电路的输出和所述另一电桥电路的所述另一输出级联连接。
16.一种包括多个整流电路的电子电路， 其中，每一整流电路包括被配置为接收交变输入信号的电桥电路以及耦合于所述电桥电路和输出之间的并联谐振电路，并且 其中，使所述多个整流电路的整流电路的输出级联。
17.根据权利要求16 所述的电子电路， 其中，每一整流电路的并联谐振电路包括电感器；并且 其中，使所述多个整流电路的并联谐振电路的电感器感应地耦合。
18.根据权利要求17所述的电子电路，其中，所述电感器中的每者包括平面绕组。
19.根据权利要求16所述的电子电路，还包括变压器，所述变压器包括一个初级绕组和多个次级绕组，其中，所述多个次级绕组中的每者耦合至所述多个整流电路之一的电桥电路，并且其中，所述的多个整流电路之一的每一电桥电路具有与之连接的次级绕组。
20.根据权利要求16所述的电子电路，其中，使所述多个整流电路的整流电路的输出级联，从而将所述多个整流电路之一的第一输出节点连接至所述多个整流电路中的另一个的第二输出节点。
21.一种整流电路，包括: 被配置为接收交变输入信号的电桥电路；以及 耦合于所述电桥电路和输出之间的整流元件。
22.根据权利要求21所述的整流电路，还包括耦合至所述输出并且被配置为提供输出信号的电容性存储元件。
23.根据权利要求22所述的整流电路，其中，所述整流元件包括选自由二极管和二极管接法晶体管构成的组的元件。
24.根据权利要求23所述的整流电路，其中，所述二极管接法晶体管包括选自由双极晶体管和MOSFET构成的组的晶体管。
25.根据权利要求21所述的整流电路，其中，所述整流元件包括低于可在所述输出处获得的输出信号的电平的电压阻断能力。
26.根据权利要求21所述的整流电路，还包括变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，其中，将所述次级绕组配置为输出所述电桥电路的交变输入信号。
27.根据权利要求21所述的整流电路，其中，所述电桥电路包括:耦合于第一输入节点和所述电桥电路的第一输出节点和第二输出节点之间的第一半桥；以及 耦合于第二输入节点和所述电桥电路的第一输出节点和第二输出节点之间的第二半桥， 其中，在所述第一和第二输入节点处接收所述交变输入信号。
28.根据权利要求27所述的整流电路， 其中，所述第一半桥包括耦合于所述第一输入节点和所述第一输出节点之间的第一高侧开关以及耦合于所述第一输入节点和所述第二输出节点之间的第一低侧开关；并且其中，所述第二半桥包括耦合于所述第二输入节点和所述第一输出节点之间的第二高侧开关以及耦合于所述第二输入节点和所述第二输出节点之间的第二低侧开关。
29.根据权利要求28所述的整流电路， 其中，所述第一高侧开关和所述第一低侧开关每者包括耦合至所述第二输入节点的控制端子；并且 其中，所述第二高侧开关和所述第二低侧开关每者包括耦合至所述第一输入节点的控制端子。
30.根据权利要求28所述的整流电路，其中，所述第一高侧开关、所述第一低侧开关、所述第二高侧开关和 所述第二低侧开关每者包括晶体管。
31.根据权利要求21所述的整流电路，还包括: 被配置为接收另一交变输入信号的另一电桥电路；以及 耦合于所述另一电桥电路和另一输出之间的另一整流元件，其中，将所述另一输出配置为输出另一输出信号， 其中，使所述电桥电路的输出和所述另一电桥电路的所述另一输出级联连接。
【文档编号】H02M7/23GK104038084SQ201410081941
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2013年3月8日
【发明者】M.费尔德凯勒 申请人:英飞凌科技股份有限公司