具有改進的晶體管關斷控制方法的有源二極管的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及整流器，尤其涉及使用有源二極管進行操作的有源整流器。
【背景技術】
[0002] 圖1是圖示已有的有源二極管電路的圖，圖2是圖示由延遲引起的正向導通的示 例的圖，其中，延遲可以由于圖1中圖示的比較器和柵極驅動器二者而發生。
[0003] 有源二極管包括開關Ml;并且由于M0SFET特性，寄生二極管D1位于漏極與源極 之間。當作為寄生二極管D1的相對端處的電壓即陰極K和陽極A處的電壓的VKA轉變為 負使得D1導通時，有源二極管檢測該時間點并且導通開關Ml以減少傳導損耗。然而，如可 以在圖2中看出的，如果存在由于比較器10和柵極驅動器20二者而發生的延遲較長的情 況，則如圖2所圖示的，即使VKA已轉變為（+)，也可能產生Ml導通的區間。在這里，發生有 源二極管的正向導通，這導致不必要的電力消耗。如果控制電路已被設計成具有最小延遲， 則可以減小正向導通的區間時長；然而，的確發生了一些不可避免的延遲，并且如果VKA信 號非常快，則由延遲引起的問題可能會更大。
[0004] 換言之，在使用有源二極管來處理高速輸入信號的情況下，由于由比較器10、柵極 驅動器20等引起的受控的控制信號的延遲，即使當有源二極管應當關斷時，有源二極管也 仍然導通，因此導致有源二極管的正向導通。這樣的特性是導致不必要的電力消耗的原因。
[0005] 技術問題
[0006] 本發明的目的是提供能夠改進其功耗的有源整流器。
[0007] 此外，本發明的目的是提供滿足快速動態特性的有源整流器。
[0008] 技術方案
[0009] 有源二極管包括：比較器，其對晶體管的寄生二極管的相對端處的電壓進行比較； 以及柵極驅動器，其響應于比較器的比較結果來控制晶體管的柵極端子，其中，有源二極管 估計晶體管導通的時間并且使用所估計的時間來控制晶體管的柵極端子。
[0010] 有源二極管還可以包括導通時長估計器，其通過使用相對端電壓信號來估計晶體 管導通的時間，相對端電壓信號表示寄生二極管的相對端處的電壓是正還是負。
[0011] 導通時長估計器可以包括：第一電容器，其響應于相對端電壓信號為負而根據第 一信號的水平和第二信號的水平而被充電，第一信號和第二信號是根據相對端電壓信號而 生成的；第二電容器，其響應于相對端電壓信號為負而根據第一信號的水平和第二信號的 水平而被充電，第一信號和第二信號是根據相對端電壓信號而生成的；以及第三電容器，其 響應于相對端電壓信號為負而被充電，其中，有源二極管可以將第一基準信號或第二基準 信號與比較信號進行比較并且估計晶體管導通的時間，其中，第一基準信號和第二基準信 號可以由于對第一電容器和第二電容器進行充電而分別生成的，比較信號是由于對第三電 容器進行充電而生成的。
[0012] 第一信號的脈沖水平可以針對相對端電壓信號的每個周期而改變，以及第二信號 的脈沖水平根據相對端電壓信號的下降沿而改變。
[0013] 第一電容器和第二電容器可以具有相同的電容，第三電容器可以具有比第一電容 器和第二電容器更小的電容。
[0014] 導通時長估計器可以用將比較信號與基準信號進行比較，基準信號具有在第一基 準信號的電壓和第二基準信號的電壓中較大的電壓。
[0015] 導通時長估計器可以生成信號，該信號用于在比與比較信號進行比較的基準信號 更尚的區間處控制關斷晶體管。
[0016] 有源二極管可以還包括斷開時刻控制器，其根據導通時長估計器的估計信號和柵 極驅動器的柵極驅動信號來控制晶體管關斷的時間點。
[0017] 斷開時刻控制器可以包括：斷開控制器，其接收來自導通時長估計器的估計信號 并且基于反相信號來延遲和輸出所接收的估計信號，反相信號均通過對比較器的輸出信號 和柵極驅動器的柵極驅動信號進行反相來獲取；以及邏輯電路，其接收來自斷開控制器的 延遲的輸出信號并且關斷柵極驅動器。
[0018] 斷開控制器可以包括可變延遲部件，其接收來自導通時長估計器的估計信號并且 根據基本延遲值和可變附加延遲值來延遲和輸出所接收的估計信號；以及計數器，其接收 反相信號并且對附加延遲值進行計數。
[0019] 計數器可以包括：D觸發器，其接收反相信號；以及可逆計數器，其根據D觸發器的 輸出來對附加延遲值進行上計數或倒計數。
[0020] 斷開控制器可以還包括延遲部件，其延遲柵極驅動信號的反相信號并且將所延遲 的反相信號輸出至D觸發器。
[0021] 斷開控制器可以還包括延遲部件，其延遲柵極驅動信號的反相信號并且將所延遲 的反相信號輸出至D觸發器。
[0022] 有益效果
[0023] 包括根據示例性實施方式的有源整流器的有源二極管中的每個有源二極管可以 通過比較器、柵極驅動器等補償控制信號的延遲，以在需要關斷有源二極管的時間點處關 斷有源二極管。總之，采用這樣的有源二極管的有源整流器產生了改進功耗的功效。
[0024] 此外，如果有源整流器是使用根據本發明的示例性實施方式的有源二極管實現 的，則即使在連接至整流器的負載被改變或者輸入電流的電流大小和頻率被改變等的情況 下，這樣的有源整流器也可以產生滿足快速動態特性的功效。
【附圖說明】
[0025] 被包括以提供本發明的進一步理解并且被合并在本說明書中以及構成本說明書 的一部分的附圖圖示了本發明的實施方式，并且與說明書一起用于說明本發明的原理。
[0026] 圖1是圖示已有的有源二極管電路的圖。
[0027] 圖2是圖示由延遲引起的正向導通的示例的圖，其中，延遲可以由于圖1中所圖示 的比較器和柵極驅動器二者而發生。
[0028] 圖3是圖示具有M0SFET關斷的改進控制方法的有源二極管電路的示例的圖。
[0029] 圖4是圖示斷開控制電路的示例的圖。
[0030] 圖5是圖示圖4中所圖示的斷開控制電路的操作時序的示例的圖。
[0031] 圖6是圖示斷開控制電路的示例的圖，在斷開控制電路中對由于比較器和柵極驅 動器二者而可以發生的延遲進行補償。
[0032] 圖7和圖8是圖示根據示例性實施方式的斷開控制電路的仿真的圖。
[0033] 圖9是圖示使用根據示例性實施方式的具有M0SFET關斷的改進控制方法的有源 二極管的有源整流器電路的示例的圖。
[0034] 圖10是圖示圖9中所圖示的有源整流器的VRECT波形、VAC+波形、和VAC-波形 的圖。
[0035] 圖11是圖示根據示例性實施方式的導通時長估計（0DE)電路的操作波形的圖。
[0036] 圖12是圖示增加了導通時長估計器的斷開控制電路的示例的圖。
[0037] 圖13是圖示根據示例性實施方式的導通時長估計（0DE)電路的圖。
[0038] 圖14是圖示根據示例性實施方式的用于生成導通時長估計所必需的信號的時刻 生成器的電路的圖。
[0039] 圖15是圖示電路的示例的圖，在該電路中根據示例性實施方式的有源整流器耦 接至DC-DC轉換器。
[0040