缺陷。
[0093]图11的4M0SFET Ql至Q4组成位于AC输入端和DC输出端之间的全桥整流电路。图11的电路与图10的电路相似，不同的是使用两个半桥驱动芯片Ul和U2取代了 MOSFETQ5和Q6，以及光耦分别驱动MOSFET Ql和Q3、Q2和Q4。半桥驱动芯片Ul和U2比如可以使用Internat1nal Rectifier Inc.的IR2102型号或者其他适合的型号。
[0094]这里不需要在图6和图10中需要的浮动变压器。由一个稳压器U3取代；稳压器U3接收直流输出DC+输入的电压，进而输出恒定电压给霍尔效应开关HALLA和HALLB，以及半桥驱动芯片Ul和U2。
[0095]具体工作流程:AC电流流经电流检测电路HB的引脚7和引脚8之间。当正半波电流通过引脚8到引脚7，如果电流低于霍尔效应开关的触发阈值，第一霍尔效应开关HALLA输出高电位(通过电流检测电路HB的引脚I)，使得半桥驱动芯片Ul的输入引脚/HIN和输入引脚/LIN高电位。由此半桥驱动芯片Ul的输出引脚HO和LO低电位，使得功率MOSFETQl和Q4关闭。功率MOSFET的内置二极管导通电流。如果电流增高并且触发了第一霍尔效应开关HALLA，电流检测电路HB的输出引脚I为低电位。半桥驱动芯片Ul的输出引脚HO和LO高电位，这样让功率MOSFET Ql和Q4打开。在负半波电流通过时，第二霍尔效应开关HALL B通过半桥驱动芯片U2控制功率MOSFET Q2和Q3。控制方式与上相同。这里利用单相交流电流的正半波与负半波具有180度的优势，因此只需要一个铁磁心在电路上。
[0096]图11的具体设计与图6相比有以下优点:设计除去了变压器，使用单一铁磁心内置2个霍尔效应开关，节约了空间。另外也排除了磁性的磁滞现象。更突出的是，该设计允许动态开关式整流器在更广的频率范围工作。
[0097]以上本发明的动态开关式整流具体设计描述具有很多的优点。他们利用了功率MOSFET的极低的导通内阻作为AC - DC整流电路。他们在大电流、高功率整流电路上可极大的降低整流压降，从而降低功耗。设计结构简单、可靠、有很多的应用领域。适用从几伏特到几百伏特的交流电源，电流可以高达几百安培。相比传统二极管整流方法，综合效率可以提高90%以上。动态开关式整流可以制造成独立的模块，无需外接电路直接取代工业中现有的二极管整流模块。
[0098]对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种动态开关式整流电路，用于将交流电源的交流电转换为直流输出端的直流电，其包括: MOSFET，其漏极和源极分别连接交流电源的相线和中线，并将电流通过源极到漏极的一端作为直流输出端: 一电流检测及控制电路包括一输入电流导体，串联在MOSFET的源极和漏极的电流回路中，交流电源的至少一正半周期和负半周期的电流流经该输入电流导体，电流检测及控制电路根据输入电流导体的电流输出一开关控制信号； 其中，该开关控制信号发送至MOSFET的栅极，以控制MOSFET打开或关闭。2.如权利要求1所述的动态开关式整流电路，其特征在于:电流检测及控制电路的输入电流导体连接于相线与直流输出端的正极之间，MOSFET的漏极连接中线，MOSFET的源极连接直流输出端的负极。3.如权利要求2所述的动态开关式整流电路，其特征在于:电流检测及控制电路包括参考电压端和接地端，参考电压端和接地端分别连接直流输出端的正极和负极。4.如权利要求1所述的动态开关式整流电路，其特征在于:当输入电流导体的电流达到一第一阈值以上时，电流检测及控制电路产生一开关控制信号，以打开MOSFET ;当输入电流导体的电流在一第二阈值以下时，电流检测及控制电路产生一开关控制信号，以关闭MOSFETo5.如权利要求1所述的动态开关式整流电路，其特征在于:电流检测及控制电路还包括: 一具有间隙的C型铁磁心，输入电流导体绕在该铁磁心一匝或者多匝； 一霍尔效应开关安装在铁磁心的间隙内，霍尔效应开关根据间隙内的磁通量密度对应改变第一状态和第二状态之间的输出状态。6.如权利要求5所述的动态开关式整流电路，其特征在于:当磁通量密度上升至一动作点以上时，霍尔效应开关从高电平状态至低电平状态改变其输出状态；当磁通量密度下降至一释放点以下时，霍尔效应开关从低电平状态至高电平状态改变其输出状态； 该电流检测及控制电路还包括一反相电路，用于反相霍尔效应开关的输出信号。7.如权利要求1所述的动态开关式整流电路，其特征在于:M0SFET是N通道的功率MOSFETo8.如权利要求1所述的动态开关式整流电路，其特征在于:电流检测及控制电路连接在交流电源的相线与第一桥节点之间，或者连接在中线与第二桥节点之间；电流检测及控制电路产生若干开关控制信号； 其中，MOSFET也为第一 M0SFET，第一 MOSFET的源极连接第一桥节点，漏极连接直流输出端的正极； 整流电路还包括: 一第二 M0SFET，其源极连接第二桥节点，其漏极连接直流输出端的正极，以使得电流在第二 MOSFET的源极和漏极之间流通； 第三M0SFET，其漏极连接第一桥节点，其源极连接直流输出端的负极，以使得电流在第三MOSFET的源极和漏极之间流通； 第四M0SFET，其漏极连接第二桥节点，其源极连接直流输出端的负极，以使得电流在第四MOSFET的源极和漏极之间流通；。电流检测及控制电路所产生的开关控制信号发送至第一至第四M0SFET，以控制第一至第四MOSFET打开或关闭； 其中，直流输出端所产生的直流电压为全波直流电压。9.如权利要求8所述的动态开关式整流电路，其特征在于:电流检测及控制电路包括设有间隙的C型铁磁心，输入电流导体在铁磁心上饶一匝或者多匝； 以及第一霍尔效应开关和第二霍尔效应开关安装在间隙内，且位于相反的磁极位置，每一霍尔效应开关根据间隙内的磁通量密度对应在第一状态和第二状态之间改变其输出状态。10.如权利要求9所述的动态开关式整流电路，其特征在于:电流检测及控制电路还包括: 第五晶体管，用于根据第一霍尔效应开关的输出信号发送一控制信号至第一 MOSFET的栅极； 第六晶体管，用于根据第二霍尔效应开关的输出信号发送一控制信号至第二 MOSFET的栅极； 第一耦合电路，用于将来自第六晶体管的控制信号传输至第三MOSFET的栅极； 第二耦合电路，用于将来自第五晶体管的控制信号传输至第四MOSFET的栅极。11.如权利要求9所述的动态开关式整流电路，其特征在于:电流检测及控制电路还包括: 一第一半桥驱动电路，用于根据来自第一霍尔效应开关的输出信号发送控制信号至第一MOSFET和第四MOSFET的栅极； 一第二半桥驱动电路，用于根据来自第二霍尔效应开关的输出信号发送控制信号至第二MOSFET和第三MOSFET的栅极。12.如权利要求11所述的动态开关式整流电路，其特征在于:整流电路还包括一连接直流输出端的正极的稳压电路，用于输出一直流参考电压至第一和第二霍尔效应开关，以及第一和第二半桥驱动电路。13.—种动态开关式整流方法，用于将交流电源的交流电转换为直流输出端的直流电，其特征在于:其包括: 将MOSFET的源极和漏极连接于交流电源的相线和中线之间，其中一端作为直流输出端; 在交流电源的至少一正半周期和负半周期内，检测流经MOSFET的源极和漏极之间的电流，以根据该电流产生一开关控制信号；以及根据该开关控制信号打开或关闭MOSFET。14.如权利要求13所述的动态开关式整流方法，其特征在于:检测步骤还包括: 将电流流经一输入电流导体，该输入电流导体绕一胆或者多胆在一 C型铁氧磁芯； 通过一安装间隙内的霍尔效应开关产生一开关控制信号，该间隙由该C型铁氧磁芯形成； 霍尔效应开关的开关控制信号根据间隙内的磁通量密度在第一状态和第二状态之间改变其输出状态。
【专利摘要】动态开关式整流电路及方法，电路包括MOSFET，其漏极和源极分别连接交流电源的相线和中线，并将电流通过源极到漏极的一端作为直流输出端：一电流检测及控制电路包括一输入电流导体，串联在MOSFET的源极和漏极的电流回路中，交流电源的至少一正半周期和负半周期的电流流经该输入电流导体，电流检测及控制电路根据输入电流导体的电流输出一开关控制信号；其中，该开关控制信号发送至MOSFET的栅极，以控制MOSFET打开或关闭。本发明利用MOSFET极低的导通内阻作为整流电路，在大电流、高功率整流电路上可极大的降低整流压降，从而降低功耗，设计结构简单、可靠，应用领域广泛。
【IPC分类】H02M1/088, H02M1/08, H02M7/219, H02M7/217
【公开号】CN104883036
【申请号】CN201510263371
【发明人】张贻强
【申请人】张贻强
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月21日