一种同步整流开关、电路及芯片的制作方法

本实用新型涉及电子电源技术领域，特别是涉及一种同步整流开关。本实用新型还涉及一种同步整流电路及芯片。

背景技术：

电源应用中AC/DC的转换是必不可少的，在AC/DC的转换过程中整流是一个关键的环节。现有技术中，通常用的整流器件多为二极管，二极管具有单向导电的特性，能将交流电转换成直流脉冲电，直流脉冲电经滤波后成为直流电。常用的二极管都存在一个电压降的问题，这个问题与其耐压高低、电流大小或者材料来源无关。也即当电流经过二极管时，二极管的两端会有一定的电压损耗，产生电压差，这个电压差就是电压降，通常电压降在0.3V-0.7V之间，对于某一个二极管其电压降是一个固定值，不随该二极管中所流过的电流的大小而改变。

虽然二极管的电压降的值看似不大，但是在大电流的状态下和低电压的状态下该电压降的影响是不可忽视的。例如，当电流为100A时，二极管上消耗的功率是30w-70w，则此时二极管功率消耗很大，这种较大的功率消耗降低了整个系统的效率和稳定性；此外，当在某些低电压的工作环境中，可能需要1.5V甚至更低的工作电压，如果此时采用二极管整流得到需要的低电压，二极管上消耗的电压约为0.5V左右，基本占据整个电压的1/3左右，二极管的功率消耗也会是整个系统的1/3，降低了整个系统的效率和稳定性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的同步整流开关、电路及芯片成为本领域的技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种同步整流开关，在使用过程中提高了整个电路系统的效率、增加了整个电路系统的稳定性；本实用新型的另一目的是提供一种包括上述同步整流开关的同步整流电路及芯片，其在使用过程中提高了效率、增加了整个电路系统的稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种同步整流开关，应用于同步整流电路，所述开关包括第一电压采样电路、第二电压采样电路、比较器、驱动器以及功率器件，所述功率器件为MOS管或IGBT，其中：

所述第一电压采样电路的输入端作为所述同步整流开关的第一采样端，其输出端与所述比较器的第一输入端连接；所述第二电压采样电路的输入端作为所述同步整流开关的第二采样端，其输出端与所述比较器的第二输入端连接；所述比较器的输出端与所述驱动器的输入端连接，所述驱动器的输出端与所述功率器件的控制端连接，所述功率器件的第一端作为所述同步整流开关的第一端，所述功率器件的第二端作为所述同步整流开关的第二端；当所述比较器的第一输入端电压大于所述比较器的第二输入端电压时，所述功率器件导通，否则，所述功率器件断开。

优选的，当所述功率器件为MOS管时，所述MOS管为NMOS，所述NMOS的栅极作为所述MOS管的控制端，其漏极作为所述MOS管的第一端，其源极作为所述MOS管的第二端；所述比较器的正相输入端作为所述比较器的第一输入端；所述比较器的反相输入端作为所述比较器的第二输入端。

优选的，当所述功率器件为MOS管时，所述MOS管为PMOS，所述PMOS的栅极作为所述MOS管的控制端，其源极作为所述MOS管的第一端，其漏极作为所述MOS管的第二端；所述比较器的正相输入端作为所述比较器的第二输入端；所述比较器的反相输入端作为所述比较器的第一输入端。

优选的，当所述功率器件为IGBT时，所述IGBT为一个IGBT，所述一个IGBT的栅极作为所述IGBT的控制端，其集电极作为所述IGBT的第一端，其发射极作为所述IGBT的第二端。

优选的，当所述功率器件为IGBT时，所述IGBT为IGBT模块，所述IGBT模块的栅极作为所述IGBT的控制端，其集电极作为所述IGBT的第一端，其发射极作为所述IGBT的第二端。

优选的，如上述任一项所述的同步整流开关，所述第一电压采样电路包括第一电阻和第二电阻，所述第二电压采样电路包括第三电阻和第四电阻，其中：

所述第一电阻的第一端作为所述第一电压采样电路的输入端，其第二端与所述第二电阻的第一端连接，其公共端作为所述第一电压采用电路的输出端；所述第二电阻的第二端接地；

所述第三电阻的第一端作为所述第二电压采样电路的输入端，其第二端与所述第四电阻的第一端连接，其公共端作为所述第二电压采样电路的输出端；所述第四电阻的第二端接地。

优选的，所述驱动器包括NPN型三极管、PNP型三极管、第五电阻以及第六电阻，其中：所述NPN型三极管的基极与所述PNP型三极管的基极连接，其公共端作为所述驱动器的输入端；所述NPN型三极管的集电极接电源，所述NPN型三极管的发射极与所述PNP型三极管的发射极连接，其公共端接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接，其公共端作为所述驱动器的输出端，所述PNP型三极管的集电极和所述第六电阻的第二端均接地。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种同步整流电路，包括信号电源、电感和电容，所述同步整流电路还包括如上述任一项所述的同步整流开关，其中：

所述同步整流开关的第一采样端分别与所述信号电源的第一输出端和所述电感的第一端连接；所述同步整流开关的第二采样端分别与所述电感的第二端和所述电容的第一端连接，其公共端作为所述同步整流电路的输出端；所述同步整流开关的第一端与所述信号电源的第二输出端连接；所述同步整流开关的第二端与所述电容的第二端连接，其公共端接地；当所述同步整流开关的第一采样端电压大于所述同步整流开关的第二采样端电压时，所述同步整流开关导通。

优选的，所述信号电源为交流电源、方波电源或电磁谐振接收电源中的任一种。

优选的，所述同步整流电路还包括DC/DC转换器，所述DC/DC转换器的输入端与所述同步整流电路的输出端连接，其输出端与所述同步整流开关的电源端连接。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种同步整流芯片，包括如上述任一项所述的同步整流开关。

本实用新型提供了一种同步整流开关，应用于同步整流电路，该开关包括第一电压采样电路、第二电压采样电路、比较器、驱动器以及功率器件，该功率器件为MOS管或IGBT，其中：第一电压采样电路的输入端作为同步整流开关的第一采样端，其输出端与比较器的第一输入端连接；第二电压采样电路的输入端作为同步整流开关的第二采样端，其输出端与比较器的第二输入端连接；比较器的输出端与驱动器的输入端连接，驱动器的输出端与功率器件的控制端连接，功率器件的第一端作为同步整流开关的第一端，功率器件的第二端作为同步整流开关的第二端；当比较器的第一输入端的电压大于比较器的第二输入端电压时，功率器件导通，否则，功率器件断开。

可见，当比较器的第一输入端电压大于其第二输入端电压时，功率器件导通，当比较器的第一输入端电压小于其第二输入端电压时，功率器件断开，因此该同步整流开关具有单向导电性；由于功率器件采用的是MOS管或IGBT，所以在功率器件导通时其具有非常低的导通内阻，一般只有几十毫欧或几毫欧，因此，当同步整流开关中的功率器件导通时其具有较低的功率消耗，提高了效率和稳定性。

本实用新型还提供了一种同步整流电路及芯片，包括上述同步整流开关，提高了同步整流电路的效率和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种同步整流开关的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的另一种同步整流开关的结构示意图；

图3为本实用新型所提供的第三种同步整流开关的结构示意图；

图4为本实用新型所提供的第四种同步整流开关的结构示意图；

图5为本实用新型所提供的一种同步整流电路的结构示意图；

图6为本实用新型所提供的一种同步整流芯片的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种同步整流开关，在使用过程中提高了整个电路系统的效率、增加了整个电路系统的稳定性；本实用新型的另一核心是提供一种包括上述同步整流开关的同步整流电路及芯片，其在使用过程中提高了效率、增加了整个电路系统的稳定性。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参照图1，图1为本实用新型所提供的一种同步整流开关的结构示意图。

该开关包括第一电压采样电路11、第一电压采样电路12、比较器13、驱动器14以及功率器件15，该功率器件15为MOS管或IGBT，其中：

第一电压采样电路11的输入端作为同步整流开关的第一采样端，其输出端与比较器13的第一输入端连接；第二电压采样电路12的输入端作为同步整流开关的第二采样端，其输出端与比较器13的第二输入端连接；比较器13的输出端与驱动器14的输入端连接，驱动器14的输出端与功率器件15的控制端连接，功率器件15的第一端作为同步整流开关的第一端，功率器件15的第二端作为同步整流开关的第二端；当比较器13的第一输入端电压大于比较器13的第二输入端电压时，功率器件15导通，否则，功率器件15断开。

需要说明的是，如图1所示，第一电压采样电路11的采样电压信号作为第一采样电压，用图中的V1表示；第二电压采样电路12的采样电压信号作为第二采样电压，用图中的V2表示。当驱动器14接收到比较器13的输出信号后，对该信号产生进行驱动，并将驱动后的输出信号发送至功率器件15的控制端，从而控制功率器件15的导通或断开。

具体的，当比较器13的第一输入端电压大于其第二输入端电压时，功率器件15导通，即此时同步整流开关处于闭合状态；当比较器13的第一输入端电压小于其第二输入端电压时，功率器件15断开，即此时同步整流开关处于断开的状态，从而实现整个同步整流开关的单向导电。

另外，由于本申请中的功率器件15采用的是MOS管或IGBT，所以在功率器件15导通时其具有非常低的导通内阻，一般只有几十毫欧或几毫欧，因此，当同步整流开关中的功率器件15导通时其具有较低的功率消耗。

本实用新型提供了一种同步整流开关，应用于同步整流电路，该开关包括第一电压采样电路、第二电压采样电路、比较器、驱动器以及功率器件，该功率器件为MOS管或IGBT，其中：第一电压采样电路的输入端作为同步整流开关的第一采样端，其输出端与比较器的第一输入端连接；第二电压采样电路的输入端作为同步整流开关的第二采样端，其输出端与比较器的第二输入端连接；比较器的输出端与驱动器的输入端连接，驱动器的输出端与功率器件的控制端连接，功率器件的第一端作为同步整流开关的第一端，功率器件的第二端作为同步整流开关的第二端；当比较器的第一输入端的电压大于比较器的第二输入端电压时，功率器件导通，否则，功率器件断开。

可见，当比较器的第一输入端电压大于其第二输入端电压时，功率器件导通，当比较器的第一输入端电压小于其第二输入端电压时，功率器件断开，因此该同步整流开关具有单向导电性；由于功率器件采用的是MOS管或IGBT，所以在功率器件导通时其具有非常低的导通内阻，一般只有几十毫欧或几毫欧，因此，当同步整流开关中的功率器件导通时其具有较低的功率消耗，提高了效率和稳定性。

实施例二

请参照图2，图2为本实用新型所提供的另一种同步整流开关的结构示意图；在上述实施例的基础上：

作为优选的，第一电压采样电路11包括第一电阻R1和第二电阻R2，第二电压采样电路12包括第三电阻R3和第四电阻R4，其中：

第一电阻R1的第一端作为第一电压采样电路11的输入端，其第二端与第二电阻R2的第一端连接，其公共端作为第一电压采用电路的输出端；第二电阻R2的第二端接地；

第三电阻R3的第一端作为第二电压采样电路12的输入端，其第二端与第四电阻R4的第一端连接，其公共端作为第二电压采样电路12的输出端；第四电阻R4的第二端接地。

需要说明的是，本申请中的第一电压采样电路11和第二电压采样电路12均采用的是分压采样电路，具体是以两个电阻的串联分压来实现。当然，第一电压采样电路11和第二电压采样电路12不仅限于采用分压采样电路，还可以采用其他形式来实现，本实用新型在此不做特殊的限定，能实现本实用新型的目的即可。

作为优选的，当功率器件15为MOS管时，MOS管为NMOS 151，NMOS 151的栅极作为MOS管的控制端，其漏极作为MOS管的第一端，其源极作为MOS管的第二端；比较器13的正相输入端作为比较器13的第一输入端；比较器13的反相输入端作为比较器13的第二输入端。

需要说明的是，本申请中的功率器件15具体采用的是NMOS 151，驱动器14接收比较器13的输出信号后，对该输出信号进行驱动，并将驱动后的输出信号发送至NMOS 151，从而控制NMOS 151的导通或断开。另外，NMOS 151的源极和漏极之间还可以接一个二极管，用于反向放电，以保护NMOS 151。

当NMOS 151导通时，其具有非常低的导通内阻，功率消耗低，能提高效率、增加电路的稳定性。

作为优选的，当功率器件15为MOS管时，MOS管为PMOS，PMOS的栅极作为MOS管的控制端，其源极作为MOS管的第一端，其漏极作为MOS管的第二端；比较器13的正相输入端作为比较器13的第二输入端；比较器13的反相输入端作为比较器13的第一输入端。

需要说明的是，MOS管除了可以选用NMOS 151外，还可以选用PMOS，驱动器14接收比较器13的输出信号后，对该输出信号进行驱动，并将驱动后的输出信号发送至PMOS，从而控制PMOS的导通或断开。另外，PMOS的源极和漏极之间还可以接一个二极管，用于反向放电，以保护该PMOS。

当PMOS导通时，其同样具有非常低的导通内阻，功率消耗低，能提高效率、增加电路的稳定性。

当需要超大电流时，同步整流开关中可以采用两个MOS管并联，具体请参照图3和图4，图3为本实用新型所提供的第三种同步整流开关的结构示意图，图4为本实用新型所提供的第四种同步整流开关的结构示意图。

如图3中并联的NOMS 152和NMOS 153，以加强同步整流的能力。当然，在需要超大电流时还可以采用多个NMOS的并联，其具体数量根据实际需要而定，本申请在此不做特殊的限定，能实现本实用新型的目的即可。

另外，在大电流的情况下，由于NMOS管内置的反相放电二极管的跨导电流一般较小，所以还可以在NMOS管的外部并联一个大电流二极管154(图4)，用于初始启动。

还需要说明的是，对于需要超大电流的情况除了可以采用多个NMOS的并联，还可以采用多个PMOS的并联，本申请在此不做特殊的限定，能实现本实用新型的目的即可。

作为优选的，驱动器14包括NPN型三极管141、PNP型三极管142、第五电阻R5以及第六电阻R6，其中：NPN型三极管141的基极与PNP型三极管142的基极连接，其公共端作为驱动器14的输入端；NPN型三极管141的集电极接电源，NPN型三极管141的发射极与PNP型三极管142的发射极连接，其公共端接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端连接，其公共端作为驱动器14的输出端，PNP型三极管142的集电极和第六电阻R6的第二端均接地。

具体的，当比较器13的正相输入端电压大于其反相输入端电压时，比较器13输出高电平，NPN型三极管141导通，PNP型三极管142截止，该高电平信号经过NPN型三极管141的驱动并将驱动后的高电平信号发送至NMOS 151的控制端，使NMOS 151导通；当比较器13的正相输入端电压小于其反相输入端电压时，比较器13输出低电平，PNP型三极管142导通，NPN型三极管141截止，该低电平信号经过NPN型三极管141的驱动并将驱动后的低电平信号发送至NMOS 151的控制端，使NMOS 151断开；从而实现对NMOS 151的导通和断开进行控制。

作为优选的，当功率器件15为IGBT时，IGBT为一个IGBT，一个IGBT的栅极作为IGBT的控制端，其集电极作为IGBT的第一端，其发射极作为IGBT的第二端。

作为优选的，当功率器件15为IGBT时，IGBT为IGBT模块，IGBT模块的栅极作为IGBT的控制端，其集电极作为IGBT的第一端，其发射极作为IGBT的第二端。

需要说明的是，在超大电流或者超高压的同步整流应用时，功率器件15可以用IGBT或IGBT模块。当IGBT导通时，同样具有非常低的导通内阻，可以能提高效率、增加电路的稳定性。

其中，IGBT模块是由多个IGBT并联而成的，以实现分流，并且多个IGBT并联以后其内阻变的更小，所以，当IGBT模块导通时，具有更低的导通内阻，可以进一步能提高效率、增加电路的稳定性。

此外，在大电流的情况下，同样由于IGBT模块内置的反相放电二极管的跨导电流一般较小，所以还可以在IGBT模块的外部并联一个大电流二极管，用于初始启动。

本实用新型还提供了一种同步整流电路，具体的，请参照图5，图5为本实用新型所提供的一种同步整流电路的结构示意图。该电路包括信号电源21、电感22和电容23，还包括如上述实施例中所介绍的同步整流开关24，其中：

同步整流开关24的第一采样端分别与信号电源21的第一输出端和电感22的第一端连接；同步整流开关24的第二采样端分别与电感22的第二端和电容23的第一端连接，其公共端作为同步整流电路的输出端；同步整流开关24的第一端与信号电源21的第二输出端连接；同步整流开关24的第二端与电容23的第二端连接，其公共端接地；当同步整流开关24的第一采样端电压大于同步整流开关24的第二采样端电压时，同步整流开关24导通。

具体的，该同步整流电路用于对信号电源21进行整流滤波。

作为优选的，信号电源21为交流电源、方波电源或电磁谐振接收电源中的任一种。

需要说明的是，由于该同步整流电路中所应用的同步整流开关24采用的是比较的方式来整流，所以该同步整流电路不受信号电源21波形的限制，不仅适用于对正统波电源即交流电源进行整流，还可以对方波电源进行整流，特别适用于电磁谐振接收电源(谐振接收的LC谐振电源)的整流，例如低电压的LC谐振接收电源。

当然，信号电源21不仅限于上述这几种类型，还可以为其他类型的信号电源21，本实用新型实施例在此不做特殊的限定，能实现本实用新型的目的即可。

作为优选的，同步整流电路还包括DC/DC转换器，DC/DC转换器的输入端与同步整流电路的输出端连接，其输出端与同步整流开关24的电源端Vd连接。

需要说明的是，本申请中同步整流电路中的同步整流开关24所需要的工作电压可以由DC/DC转换器转换获得。

当然，同步整流开关24所需要的工作电压还可以通过其他方式获得，本实用新型实施例在此不做特殊的限定，能实现本实用新型的目的即可。

对于本实用新型提供的同步整流电路中的同步整流开关24的具体介绍请参照上述同步整流开关的实施例，本实用新型在此不再赘述。

本实用新型提供了一种同步整流电路，包括上述实施例中的同步整流开关，其使用中提高了同步整流电路的效率和稳定性。

与上述同步整流开关的实施例相对应，本实用新型还提供了一种同步整流芯片，该同步整流芯片包括上述实施例中所介绍的同步整流开关,具体的请参照图6，图6为本实用新型所提供的一种同步整流芯片。

需要说明的是，本申请还可以将同步整流开关集成在一个芯片内部(图6)，该芯片是在特定条件具有单向导电功能同时具有相位检测功能的同步整流模块或IC。

该芯片有五个功能引脚，五个功能引脚的排列顺序可以根据实际布线需要来排布，每个引脚各享一个功能，例如：第一引脚a可以为同步整流开关的第一采样端，也就是同相电压检测端；第二引脚b为同步整流开关的第二采样端，也就是反相电压检测端；第三引脚c为同步整流开关的电源端Vd；第四引脚d为同步整流开关的第一端(可以为漏极)；第五引脚e为同步整流开关的第二端(可以为源极)。本申请对引脚的具体顺序并没有限定，各个引脚的功能可以根据需要而定。当然，对于引脚数量多于五个的封装中，例如SOP8、DIP8或者大型模块中，可以两个引脚或多个引脚共享一个功能。

当然，本申请中的同步整流芯片，根据使用场所可以封装成多个外形。对于本实用新型提供的同步整流芯片中同步整流开关的具体介绍请参照上述实施例，本实用新型在此不再赘述。

本实用新型提供了一种同步整流芯片，包括上述实施例中的同步整流开关，其使用的过程中提高了效率和稳定性。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。