CN211018672U - 有源二极管电路和交直流电源转换电路 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电子技术领域，提供一种有源二极管电路和交直流电源转换电路，包括电源接口、有源二极管电路的漏极接口、控制接口、有源二极管电路的源极接口，和逻辑单元、恒流源、第一开关管；恒流源，其第一端连接有源二极管电路的漏极接口，其第二端和第三端都连接电源接口，其第四端连接所述逻辑单元；逻辑单元，其第一输入端连接所述恒流源的第四端，其第二输入端连接控制接口，其输出端连接第一开关管的栅极；第一开关管，其漏极连接有源二极管电路的漏极接口，其源极连接有源二极管电路的源极接口。解决整流桥的二极管温升高和PFC电路结构复杂的问题。

Description

有源二极管电路和交直流电源转换电路

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种有源二极管电路和交直流电源转换电路。

背景技术

常用的整流桥电路由二极管组成，该电路将交流电整流为直流电。二极管整流桥具有效率低，温升高的缺点。在电源适配器和充电器的设计中，二极管整流桥是温度最高的器件，可以导致塑胶壳溶解或软化。

PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路通常设置在开关电源的输入端，以提高电源的功率因数，消除高次谐波，降低电网的损耗。随着电源变换器的能效标准的提升，工业界已经采用了多种无桥PFC的方案。如图1 所示，在输入端采用二极管整流桥，功率因数校正电路由Boost电路构成。随着电源变换器的能效标准的提升，工业界已经采用了多种无桥PFC的方案。在整流电路中采用了有源开关器件，如MOSFET，GaN等。而PFC电感数量有增，采用双电感，增大了***体积。在控制和保护电路上，采用了较多的分离器件。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种有源二极管电路和交直流电源转换电路，以解决整流桥的二极管温升高和PFC电路结构复杂的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种有源二极管电路，包括电源接口、有源二极管电路的漏极接口、控制接口、有源二极管电路的源极接口，和逻辑单元、恒流源、第一开关管；

所述恒流源，其第一端连接所述有源二极管电路的漏极接口，其第二端和第三端都连接所述电源接口，其第四端连接所述逻辑单元，所述恒流源用于当所述有源二极管电路的漏极接口输入的电压对所述电源接口充电时，为所述电源接口提供恒定电流；

所述逻辑单元，其第一输入端连接所述恒流源的第四端，其第二输入端连接所述控制接口，其输出端连接所述第一开关管的栅极；所述逻辑单元，用于监测所述第一开关管寄生的体二极管是否导通，即所述第一开关管的源极和漏极电压差是否大于所述体二极管的导通电压，若否，体二极管未导通，则接收从所述控制接口输入的PWM信号，并作为第一开关管的控制信号；若是，体二极管导通，则屏蔽从所述控制接口输入的PWM信号，输出电平信号，控制所述第一开关管导通；

所述第一开关管，其漏极连接所述有源二极管电路的漏极接口，其源极连接所述有源二极管电路的源极接口。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种交直流电源转换电路，包括交流电压正输入端、交流电压负输入端、直流电压输出端、参考地端、PFC控制器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、共差模电感、第三二极管、第四二极管、第一有源二极管电路和第二有源二极管电路，所述第一有源二极管电路和所述第二有源二极管电路均为第一方面所述的有源二极管电路；

所述PFC控制器，用于根据所述直流电压输出端的采样电压和所述共差模电感上的采样电流，输出PFC控制信号；

所述第一电容，串接在所述交流电压正输入端和所述交流电压负输入端之间；

所述第二电容，串接在所述直流电压输出端和所述参考地端之间；

共差模电感，其初级绕组的正端连接所述交流电压正输入端，其初级绕组的负端连接所述第三二极管的阳极，其次级绕组的正端连接所述交流电压负输入端，其次级绕组的负端连接所述第四二极管的阳极，其差模电感用于PFC电路的储能，其共模电感用于消除共模噪声；

第一有源二极管电路，其有源二极管电路的漏极接口连接所述第三二极管的阳极，其有源二极管电路的源极接口连接所述参考地端，其电源接口通过所述第三电容连接所述参考地端，其控制接口连接所述PFC控制器的输出；

第二有源二极管电路，其有源二极管电路的漏极接口连接所述第四二极管的阳极，其有源二极管电路的源极接口连接所述参考地端，其电源接口通过第四电容连接所述参考地端，其控制接口连接所述PFC控制器的输出；

所述第三二极管的阴极和第四二极管的阴极分别连接所述直流电压输出端。

本实用新型实施例的第三方面提供了一种交直流电源转换电路，包括交流电压正输入端、交流电压负输入端、直流电压输出端、参考地端、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、共差模电感、第三二极管、第四二极管、第一有源二极管电路和第二有源二极管电路，所述第一有源二极管电路和所述第二有源二极管电路均为第一方面所述的有源二极管电路；

所述第一电容，接在所述交流电压正输入端和交流电压负输入端之间；

所述第二电容，接在所述直流电压输出端和所述参考地端之间；

共差模电感，其初级绕组的正端接交流电压正输入端，其初级绕组的负端接第三二极管的阳极；其次级绕组的正端接交流电压得负输入端，其次级绕组的负端接第四二极管的阳极；

第一有源二极管电路，其输入接口接所述第三二极管的阳极，其地接口接所述参考地端，其电源接口通过第三电容接所述参考地端，其控制接口接所述参考地端；

第二有源二极管电路，其输入接口接所述第四二极管的阳极，其地接口接所述参考地端，其电源接口通过第四电容接所述参考地端，其控制接口接所述参考地端；

所述第三二极管的阴极和第四二极管的阴极接所述直流电压输出端。

本实用新型的有益效果：

本实用新型设计了一种有源二极管电路，通过检测其第一开关管的体二极管的通断状态，控制第一开关管的通断，以实现单向导通，从而对交流电进行整流，开关管相对于二极管具有导通损耗低的特点，在具体的应用电路中可以有效的降低导通损耗，降低电路整体的温升。

本实用新型将现有技术中的实现PFC功能的电路中涉及的电感与输入端的共差模电感合并，同时将PFC的开关器件和二极管并入整流电路，即所述有源二极管电路，既能实现整流的功能，又能实现接收PFC控制的功能，本实用新型减少了分立器件，简化了PFC电路的控制器，提高交直流电源转换电路的功率密度，提高了输入整流电路和功率校正电路的效率。

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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中交直流电源转换电路的电路图；

图2是本实用新型实施例提供的有源二极管电路的原理框图；

图3是本实用新型实施例提供的有源二极管电路的电路图；

图4是本实用新型实施例提供的有源二极管电路的工作时序图；

图5是本实用新型一个实施例提供的交直流电源转换电路的电路图；

图6是本实用新型实施例提供的交直流电源转换电路的工作时序图；

图7是本实用新型另一个实施例提供的交直流电源转换电路的电路图；

图8是本实用新型实施例提供的保护电路的电路图；

图9是本实用新型实施例提供的交直流电源转换电路开机浪涌保护的工作时序图；

图10是本实用新型又一个实施例提供的交直流电源转换电路的电路图；

图11是本实用新型实施例提供的交直流电源转换电路开机浪涌和过压保护的工作时序图；

图12是本实用新型再一个实施例提供的交直流电源转换电路的电路图。

图中：100、恒流源；200、逻辑单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图2和图3所示，有源二极管电路包括电源接口VCC、有源二极管电路的漏极接口D、控制接口G、有源二极管电路的源极接口S，和逻辑单元200、恒流源100、第一开关管Q1；恒流源100，其第一端连接有源二极管电路的漏极接口D，其第二端和第三端都连接电源接口VCC，其第四端连接所述逻辑单元，恒流源100用于当有源二极管电路的漏极接口D输入的电压对电源接口 VCC充电时，为电源接口VCC提供恒定电流；逻辑单元200，其第一输入端连接恒流源的第四端VD1，其第二输入端连接控制接口G，其输出端连接第一开关管Q1的栅极；逻辑单元200，用于监测第一开关管Q1寄生的体二极管是否导通，即第一开关管Q1的源极和漏极电压差是否大于体二极管的导通电压，若否，体二极管未导通，则接收从控制接口G输入的PWM信号，并作为第一开关管Q1的控制信号；若是，体二极管导通，则屏蔽从控制接口G输入的PWM 信号，输出电平信号，电平信号为高电平或低电平，控制第一开关管Q1导通；第一开关管Q1，其漏极连接有源二极管电路的漏极接口D，其源极连接有源二极管电路的源极接口S。

恒流源100处于导通状态时，逻辑单元200的采样点VD1处的电压约等于第一开关管Q1的漏极电压，第一开关管Q1的源极接地，因此逻辑单元200采集的电压即为第一开关管Q1的漏极电压和源极电压的电压差，恒流源100通过电源接口VCC外接储能电容，逻辑单元200采集第一开关管Q1的漏极电压，并通过控制接口G接收PWM信号，输出第一开关管Q1控制信号，第一开关管Q1根据第一开关管Q1控制信号实现漏极和源极之间的导通或断开。有源二极管电路使用时，第一开关管Q1的漏极通过有源二极管电路的漏极接口D外接交流电源，通过第一开关管Q1漏极和源极之间的导通或断开，可以实现对交流电的整流，本电路中使用MOS开关管相对于二极管具有导通阻抗低的特点，在具体的应用电路中可以有效的降低温升。

如图3所示，逻辑单元200包括第一比较器U4、第二比较器U5、第一RS 触发器U1和或门U2，有源二极管电路的源极接口接地电位；

第一比较器U4，用于通过恒流源100接收到第一开关管Q1的漏极电压，并将第一开关管Q1的漏极电压与第一基准电压比较，输出第一信号；第一基准电压可以由第一基准电路V1提供，根据实际需求可以对第一基准电路V1进行相应设计，输出需要的第一基准电压。

第二比较器U5，用于通过恒流源100接收到第一开关管Q1的漏极电压，并将第一开关管Q1的漏极电压与第二基准电压比较，输出第二信号；第二基准电压可以由第二基准电路V2提供，根据实际需求可以对第二基准电路V2进行相应设计，输出需要的第二基准电压。

第一RS触发器U1，用于根据第一信号和第二信号，输出并锁存第三信号；

或门U2，用于对第三信号和PWM信号执行或逻辑，输出第一开关管Q1 的控制信号，若第三信号为高电平时，此时屏蔽PWM信号，第一开关管Q1 的控制信号为高电平，控制第一开关管Q1导通；若第三信号为低电平时，此时PWM信号作为第一开关管Q1的控制信号，第一开关管Q1根据PWM信号实现导通或断开。

在一个实施例中，逻辑单元200还包括第一与门U3；第一与门U3，用于对第三信号的非信号和PWM信号执行与逻辑，输出第四信号；或门U2，用于对第三信号和第四信号执行或逻辑，输出第一开关管Q1的控制信号。

当第三信号为高电平时，经过或门U2，输出的第一开关管Q1的控制信号为高电平，此时第一开关管Q1栅极接收到高电平，其源极和漏极之间导通；当第三信号为低电平时，第三信号的非信号和PWM信号执行与逻辑，输出的第四信号为PWM信号，第四信号和第三信号执行或逻辑后输出第一开关管Q1 的控制信号的PWM信号，此时PWM信号作为第一开关管Q1的控制信号。

在一个实施例中，逻辑单元200还包括第一驱动器Drive，第一驱动器Drive 串接在第一开关管Q1的栅极和或门U2之间，用于为第一开关管Q1的控制信号增加驱动，以保证经过第一驱动器Drive后的第一开关管Q1的控制信号能够驱动第一开关管Q1的导通或断开。

在一个实施例中，有源二极管电路还包括第一二极管D1，第一二极管D1 的阳极分别连接恒流源100的第三端和逻辑单元200的第一输入，第一二极管 D1的阴极连接电源接口VCC。

恒流源100外接供电电源或储能电容，通过第三接口为有源二极管电路的电源接口VCC充电，充电时第一二极管D1为导通状态，可对电源接口VCC 充电，不充电时，第一二极管D1可以防止电流倒灌，从而保证电源接口VCC 能量的充足。

在一个实施例中，恒流源100包括第一二极管D1和第二开关管Q2；第二开关管Q2为耗尽型MOS管或JFET管；第二开关管Q2，其漏极作为恒流源 100的第一端，其源极连接第一二极管D1的阳极，其栅极作为恒流源100的第二端；第一二极管D1的阴极作为恒流源100的第三端。

恒流源100选用耗尽型MOS管或JFET管均能够实现为有源二极管电路的电源接口VCC提供稳定电流进行充电。

在一个实施例中，有源二极管电路还包括第二二极管D2，第二二极管D2 的阳极连接控制接口G，其阴极连接电源接口VCC。

有源二极管电路中的控制接口G连接PFC控制器，PFC控制器通过控制接口G输入控制信号的同时，也能够为电源接口VCC进行充电，解决电源接口 VCC能量不足的问题。

在一个实施例中，有源二极管电路的时序如图4所示，此时有源二极管电路的控制接口G接收的PWM信号为低电平，即有源二极管仅作二极管用：

(1)当有源二极管电路的漏极接口D输入的交流电压VAC处于正半周时，恒流源100提供恒定电流为电源接口VCC外接的电容充电，电源接口VCC电压为高电平，此时，VD1>0，寄生的体二极管断开，第一比较器U4输出低电平，第二比较器U5输出高电平，第一RS触发器U1的Q接口输出低电平， QN接口输出高电平，第一与门U3输出低电平，或门U2输出低电平，或门 U2输出的低电平经过第一驱动器Drive，作为第一开关管Q1的控制信号，控制第一开关管Q1处于断开状态，即有源二极管电路的漏极接口D和有源二极管电路的源极接口S不导通。

(2)当有源二极管电路的漏极接口D输入的交流电压VAC处于负半周时，恒流源100不再对电源接口VCC进行充电，由于电源接口VCC外接有电容，此时电容放电，电源接口VCC电压也为高电平，但比VAC处于正半周时的电压稍低，此时，VD1<0，VD1持续变小，直至寄生的体二极管导通，第一比较器U4输出高电平，第二比较器U5输出低电平，第一RS触发器U1的Q接口输出高电平，QN接口输出低电平，第一与门U3输出低电平，或门U2输出高电平，经过第一驱动器Drive，作为第一开关管Q1的控制信号，控制第一开关管Q1处于导通状态。

如图5所示，本实用新型公开了一种交直流电源转换电路，包括交流电压正输入端、交流电压负输入端、直流电压输出端、参考地端、PFC控制器、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、共差模电感、第三二极管D3、第四二极管D4和两个上述的有源二极管电路；PFC控制器，用于根据直流电压输出端的采样电压和共差模电感上的采样电流，输出PFC控制信号；第一电容C1，串接在交流电压正输入端和交流电压负输入端之间；第二电容 C2，串接在直流电压输出端和参考地端之间；共差模电感，其初级绕组的正端连接交流电压正输入端，其初级绕组的负端连接第三二极管D3的阳极，其次级绕组的正端连接交流电压负输入端，其次级绕组的负端连接第四二极管D4 的阳极，其差模电感用于PFC电路的储能，其共模电感用于消除共模噪声；第一有源二极管电路IC1，其有源二极管电路的漏极接口D连接第三二极管D3 的阳极，其有源二极管电路的源极接口S连接参考地端，其电源接口VCC通过第三电容C3连接参考地端，其控制接口G连接PFC控制器的输出；第二有源二极管电路IC2，其有源二极管电路的漏极接口D连接第四二极管D4的阳极，其有源二极管电路的源极接口S连接参考地端，其电源接口VCC通过第四电容C4连接参考地端，其控制接口G连接PFC控制器的输出；第三二极管 D3的阴极和第四二极管D4的阴极分别连接直流电压输出端。

PFC控制器为现有技术中可实现PFC控制的各种控制器，其包括两个输入端，一端接收直流电压输出端的采样电流(图5中为IS端)，另一端接收直流电压输出端的采样电压(图5中的FB端)，输出端为PWM信号(图5中为 Gate端)。图7和图10中的PFC控制器及其端口的连接和图5的一样，为了简化附图，两个输入端和其连接被省略。

本方案中不再使用传统由四个二极管组成的整流桥，而是使用了两个上述的有源二极管电路，能够实现将交流电转换成直流电的功能，有源二极管电路具有导通损耗小的特点，同时也降低了电路的温升。

同时，本方案中的交直流电源转换电路将现有技术中的PFC电感与输入端的共差模电感TX合并，同时将PFC的开关器件和二极管并入整流电路，即有源二极管电路，既能实现整流的功能，又能实现接收PFC控制的功能，本实用新型减少了分立器件，简化了PFC电路的控制器，提高了交直流电源转换电路的功率密度。

在一个实施例中，有源二极管电路的时序如图6所示，此时有源二极管电路的控制接口G接收的为PWM信号，图中IC1-Q1为第一有源二极管电路IC1 的第一开关管Q1驱动信号波形，IC2-Q1为第二有源二极管电路IC2的第一开关管Q1驱动信号波形：

(1)当VAC处于正半周时，第一有源二极管电路IC1受PFC控制器的控制，第一开关管Q1处于频繁开关状态，IC1的第一开关管Q1在PFC电路中相当于图1中的开关管，将共差模电感的两个差模电感短接；第二有源二极管电路IC2不受PFC控制器的控制，IC2-Q1为高电平，IC2的第一开关管Q1处于导通状态，IC2的第一开关管Q1起整流作用。

(2)当VAC处于负半周时，第一有源二极管电路IC1不受PFC控制器的控制，IC1-Q1为高电平，IC1的第一开关管Q1处于导通状态，第一开关管Q1 起整流作用；第二有源二极管电路IC2受PFC控制器的控制，IC2-Q1为PWM 信号，IC2的第一开关管Q1处于频繁开关状态，IC2的第一开关管Q1在PFC 电路中相当于图1中的开关管。

假设PFC控制器是工作在临界模式，IAC中的三角波是共差模电感原边线圈和副边线圈的电流波形。当然，增大TX1的漏感，亦可工作在连续模式。VOUT 是输出电压波形。

如图7所示，交直流电源转换电路还包括保护电路IC3、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；第一电阻R1和第二电阻R2，串联在直流电压输出端和参考地端之间，用于对直流电压输出端输出的电压进行分压得到第二采样电压；第三电阻R3，连接在第二电容C2和参考地端之间；保护电路IC3，包括供电接口VCC、输入接口Vin、保护电路的漏极接口D、保护电路的源极接口S和保护电路的开关管Q3；其供电接口VCC连接第一有源二极管电路IC1 的电源接口VCC或第二有源二极管电路IC2的电源接口VCC，其输入接口Vin 用于接收第二采样电压，其保护电路的漏极接口D连接在第二电容C2和第三电阻R3连接的公共端，其保护电路的源极接口S连接参考地端；保护电路的开关管Q3，其漏极连接保护电路的漏极接口D，其源极连接保护电路的源极接口S；保护电路IC3，用于检测第二采样电压，当第二采样电压小于第四基准电压或第二采样电压大于第五基准电压时，控制保护电路的开关管Q3断开；当第二采样电压大于第三基准电压且小于第五基准电压时控制保护电路的开关管 Q3导通，使第三电阻R3被保护电路的开关管Q3短路。

第一电阻R1和第二电阻R2构成采样电路，第三电阻R3和第二电容C2 串接在直流电压输出端和参考地端之间，第三电阻R3起到限流的作用，保护电路IC3采集第一电阻R1和第二电阻R2公共端的电压，根据采集的电压控制保护电路的开关管Q3的导通或断开，当保护电路的开关管Q3处于导通状态，则短路第三电阻R3，当保护电路的开关管Q3处于断开状态，则第三电阻R3 和第二电容C2串联，进行限流，起到保护后级电路和第二电容C2的作用。

如图8所示，保护电路IC3包括第三比较器U6、第四比较器U7、第五比较器U8、第二RS触发器U9、第二与门U10；第三比较器U6，用于将第二采样电压和第四基准电压比较，输出第二比较信号；第四比较器U7，用于将第二采样电压与第三基准电压比较，输出第三比较信号；第五比较器U8，用于将第二采样电压与第五基准电压比较，输出第一比较信号；第二RS触发器U9，用于接收第二比较信号和第三比较信号，输出锁存信号；第二与门U10，用于对锁存信号和第一比较信号执行与逻辑，输出保护电路的开关管Q3的控制信号；保护电路的开关管Q3，用于根据保护电路的开关管Q3的控制信号，导通或断开。

保护电路IC3经过采集第一电阻R1和第二电阻R2公共端的电压，并结合第五基准电压、第四基准电压和第三基准电压，控制保护电路的开关管Q3的漏极和源极导通或断开，从而实现第三电阻R3是否能够接入输出回路中。

在一种实施方式中，第四基准电压小于第三基准电压，第三基准电压小于第五基准电压。第五基准电压、第四基准电压和第三基准电压可以根据实际需要分别设计第五基准电路V5、第三基准电路V3和第四基准电路V4分别提供，以满足电路的逻辑要求。

如图7所示，交直流电源转换电路还包括DCDC转换电路，用于将直流电压输出端输出的较高的直流电压转换为较低的直流电压，DCDC转换电路包括供电口和地口，其供电口连接直流电压输出端，其地口连接参考地端。

此电路具有开机浪涌保护功能，如图9所示，为交直流电源转换电路开机浪涌保护的工作时序图，其中VAC是输入的交流电压，IAC是输入电流波形， IC2-Q1是为第二有源二极管电路IC2中的第一开关管Q1驱动信号波形，IC3-Q1 是保护电路IC3中开关管的驱动信号波形，VOUT是输出波形：

(1)刚开机时，存在浪涌电流，直流电压输出端输出的电压几乎为零，保护电路IC3接收到的第二采样电压小于第四基准电压，第二RS触发器U9输出低电平，经过驱动器Drive控制保护电路的开关管Q3断开，此时第三电阻R3 和第二电容C2串接在电路中，第三电阻R3限制第二电容C2的充电电流，保护后级电路。

(2)充电到一定阶段时，此时浪涌电流大幅减小，保护电路IC3接收到的第二采样电压在第五基准电压和第四基准电压之间，第二RS触发器U9输出低电平，经过驱动器Drive控制保护电路的开关管Q3导通，将第三电阻R3短接，开机浪涌限流结束。

如图10所示，交直流电源转换电路还包括DCDC转换电路，用于将直流电压输出端输出的较高的直流电压转换为较低的直流电压，DCDC转换电路包括供电口和地口，其供电口连接直流电压输出端，其地口连接第二电容C2和第三电阻R3的公共端。

此电路具有开机浪涌保护和过压保护的功能，如图11所示，为交直流电源转换电路开机浪涌和过压保护的工作时序图，其中VAC是输入的交流电压， IAC是输入电流波形，IC2-Q1是为第二有源二极管电路IC2中的第一开关管Q1驱动信号波形，IC3-Q1是保护电路IC3中开关管的驱动信号波形，VOUT 是输出波形：

(1)刚开机时，存在浪涌电流，直流电压输出端输出的电压几乎为零，保护电路IC3接收到的第二采样电压小于第四基准电压，第二RS触发器U9输出低电平，经过驱动器Drive控制保护电路的开关管Q3断开，此时第三电阻R3 和第二电容C2串接在电路中，第三电阻R3限制第二电容C2的充电电流，保护后级电路。

(2)充电到一定阶段时，此时浪涌电流大幅减小，保护电路IC3接收到的第二采样电压在第五基准电压和第四基准电压之间，第二RS触发器U9输出低电平，经过驱动器Drive控制保护电路的开关管Q3导通，将第三电阻R3短接，开机浪涌限流结束。

(3)当直流电压输出端输出的电压继续上升，出现过电压脉冲，此时保护电路IC3接收到的第二采样电压大于第五基准电压，第五比较器U8输出低电平，第二与门U10输出低电平，经过驱动器Drive控制保护电路的开关管Q3 断开，第三电阻R3串接在参考地端(输入地)和DCDC转换电路的地之间 (DCDC转换电路的地为输出地)，起到限制过压脉冲幅值的作用，保护后级电路。

(4)当过电压脉冲结束时，此时保护电路IC3接收到的第二采样电压在第三基准电压和第五基准电压之间，返回到步骤(2)中继续执行，过压保护结束。

如图12所示，本实用新型公开了另一种交直流电源转换电路，包括交流电压正输入端、交流电压负输入端、直流电压输出端、参考地端、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、共差模电感、第三二极管D3、第四二极管D4和两个上述有源二极管电路；第一电容C1，接在交流电压正输入端和交流电压负输入端之间；第二电容C2，接在直流电压输出端和参考地端之间；共差模电感，其初级绕组的正端接交流电压正输入端，其初级绕组的负端接第三二极管D3的阳极；其次级绕组的正端接交流电压得负输入端，其次级绕组的负端接第四二极管D4的阳极；第一有源二极管电路IC1，其输入接口 Vin接第三二极管D3的阳极，其地接口接参考地端，其电源接口VCC通过第三电容C3接参考地端，其控制接口G接参考地端；第二有源二极管电路IC2，其输入接口Vin接第四二极管D4的阳极，其地接口接参考地端，其电源接口 VCC通过第四电容C4接参考地端，其控制接口G接参考地端；第三二极管 D3的阴极和第四二极管D4的阴极接直流电压输出端。

本方案中，第一有源二极管电路IC1和第二有源二极管电路IC2的控制接口G均连接参考地端，当输入的交流电压VAC处于正半周时，第一有源二极管电路IC1中的第一开关管Q1处于断开状态，第二有源二极管电路IC2中的第一开关管Q1处于导通状态；当输入的交流电压VAC处于负半周时，第一有源二极管电路IC1中的第一开关管Q1处于导通状态，第二有源二极管电路IC2 中的第一开关管Q1处于断开状态。第一有源二极管电路IC1和第二有源二极管电路IC2配合第一二极管D1和第二二极管D2构成整流桥，实现对输入的交流电进行整流的作用。

本方案中不再使用传统由四个二极管组成的整流桥，而是使用了两个上述的有源二极管电路，能够实现将交流电转换成直流电的功能，有源二极管电路具有导通损耗小的特点，同时也降低了电路的温升。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种有源二极管电路，其特征在于，包括电源接口、有源二极管电路的漏极接口、控制接口、有源二极管电路的源极接口，和逻辑单元、恒流源、第一开关管；

所述恒流源，其第一端连接所述有源二极管电路的漏极接口，其第二端和第三端都连接所述电源接口，其第四端连接所述逻辑单元，所述恒流源用于当所述有源二极管电路的漏极接口输入的电压对所述电源接口充电时，为所述电源接口提供恒定电流；

所述逻辑单元，其第一输入端连接所述恒流源的第四端，其第二输入端连接所述控制接口，其输出端连接所述第一开关管的栅极；所述逻辑单元，用于监测所述第一开关管寄生的体二极管是否导通，即所述第一开关管的源极和漏极电压差是否大于所述体二极管的导通电压，若否，体二极管未导通，则接收从所述控制接口输入的PWM信号，并作为第一开关管的控制信号；若是，体二极管导通，则屏蔽从所述控制接口输入的PWM信号，输出电平信号，控制所述第一开关管导通；

所述第一开关管，其漏极连接所述有源二极管电路的漏极接口，其源极连接所述有源二极管电路的源极接口。

2.根据权利要求1所述的有源二极管电路，其特征在于，所述恒流源包括第一二极管和第二开关管；所述第二开关管为耗尽型MOS管或JFET管；

所述第二开关管，其漏极作为所述恒流源的第一端，其源极连接所述第一二极管的阳极并作为所述恒流源的第四端，其栅极作为所述恒流源的第二端；

所述第一二极管的阴极作为所述恒流源的第三端。

3.根据权利要求1所述的有源二极管电路，其特征在于，所述逻辑单元包括第一比较器、第二比较器、第一RS触发器和或门，所述有源二极管电路的源极接口接地电位；

所述第一比较器，用于通过所述恒流源的第四端接收到所述第一开关管的漏极电压，并将所述第一开关管的漏极电压与第一基准电压比较，输出第一信号；

所述第二比较器，用于通过所述恒流源的第四端接收到所述第一开关管的漏极电压，并将所述第一开关管的漏极电压与第二基准电压比较，输出第二信号；

所述第一RS触发器，用于根据所述第一信号和所述第二信号，输出并锁存第三信号；

所述或门，用于对所述第三信号和所述PWM信号执行或逻辑，输出第一开关管的控制信号。

4.根据权利要求3所述的有源二极管电路，其特征在于，所述逻辑单元还包括第一与门；

所述第一与门，用于对所述第三信号的非信号和所述PWM信号执行与逻辑，输出第四信号；

所述或门，用于对所述第三信号和所述第四信号执行或逻辑，输出第一开关管的控制信号。

5.根据权利要求1所述的有源二极管电路，其特征在于，所述有源二极管电路还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极连接所述控制接口，其阴极连接所述电源接口。

6.一种交直流电源转换电路，其特征在于，包括交流电压正输入端、交流电压负输入端、直流电压输出端、参考地端、PFC控制器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、共差模电感、第三二极管、第四二极管、第一有源二极管电路和第二有源二极管电路，所述第一有源二极管电路和所述第二有源二极管电路均为如权利要求1-5任意一项所述有源二极管电路；

所述PFC控制器，用于根据所述直流电压输出端的采样电压和所述共差模电感上的采样电流，输出PFC控制信号；

所述第一电容，串接在所述交流电压正输入端和所述交流电压负输入端之间；

所述第二电容，串接在所述直流电压输出端和所述参考地端之间；

共差模电感，其初级绕组的正端连接所述交流电压正输入端，其初级绕组的负端连接所述第三二极管的阳极，其次级绕组的正端连接所述交流电压负输入端，其次级绕组的负端连接所述第四二极管的阳极，其差模电感用于PFC电路的储能，其共模电感用于消除共模噪声；

第一有源二极管电路，其有源二极管电路的漏极接口连接所述第三二极管的阳极，其有源二极管电路的源极接口连接所述参考地端，其电源接口通过所述第三电容连接所述参考地端，其控制接口连接所述PFC控制器的输出；

第二有源二极管电路，其有源二极管电路的漏极接口连接所述第四二极管的阳极，其有源二极管电路的源极接口连接所述参考地端，其电源接口通过第四电容连接所述参考地端，其控制接口连接所述PFC控制器的输出；

所述第三二极管的阴极和第四二极管的阴极分别连接所述直流电压输出端。

7.根据权利要求6所述的交直流电源转换电路，其特征在于，所述交直流电源转换电路还包括保护电路、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻和第二电阻，串联在所述直流电压输出端和参考地端之间，用于对所述直流电压输出端输出的电压进行分压得到第二采样电压；

所述第三电阻，连接在所述第二电容和所述参考地端之间；

所述保护电路，包括供电接口、输入接口、保护电路的漏极接口、保护电路的源极接口和保护电路的开关管；其供电接口连接所述第一有源二极管电路的电源接口或所述第二有源二极管电路的电源接口，其输入接口用于接收所述第二采样电压，其保护电路的漏极接口连接在所述第二电容和第三电阻连接的公共端，其保护电路的源极接口连接所述参考地端；

所述保护电路的开关管，其漏极连接所述保护电路的漏极接口，其源极连接所述保护电路的源极接口；

所述保护电路，用于检测所述第二采样电压，当所述第二采样电压小于第四基准电压或所述第二采样电压大于第五基准电压时，控制所述保护电路的开关管断开；当所述第二采样电压大于第三基准电压且小于第五基准电压时控制所述保护电路的开关管导通。

8.根据权利要求7所述的交直流电源转换电路，其特征在于，所述保护电路包括第三比较器、第四比较器、第五比较器、第二RS触发器、第二与门；

所述第三比较器，用于将所述第二采样电压和所述第四基准电压比较，输出第二比较信号；

所述第四比较器，用于将所述第二采样电压与所述第三基准电压比较，输出第三比较信号；

所述第五比较器，用于将所述第二采样电压与所述第五基准电压比较，输出第一比较信号；

所述第二RS触发器，用于接收所述第二比较信号和所述第三比较信号，输出锁存信号；

所述第二与门，用于对所述锁存信号和所述第一比较信号执行与逻辑，输出保护电路的开关管的控制信号；

所述保护电路的开关管，用于根据所述保护电路的开关管的控制信号，导通或断开。

9.根据权利要求7所述的交直流电源转换电路，其特征在于，所述交直流电源转换电路还包括DCDC转换电路，用于将所述直流电压输出端输出的较高的直流电压转换为较低的直流电压，所述DCDC转换电路包括供电口和地口，其供电口连接所述直流电压输出端，其地口连接所述参考地端。

10.根据权利要求7所述的交直流电源转换电路，其特征在于，所述交直流电源转换电路还包括DCDC转换电路，用于将所述直流电压输出端输出的较高的直流电压转换为较低的直流电压，所述DCDC转换电路包括供电口和地口，其供电口连接所述直流电压输出端，其地口连接所述第二电容和所述第三电阻的公共端。

11.一种交直流电源转换电路，其特征在于，包括交流电压正输入端、交流电压负输入端、直流电压输出端、参考地端、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、共差模电感、第三二极管、第四二极管、第一有源二极管电路和第二有源二极管电路，所述第一有源二极管电路和所述第二有源二极管电路均为如权利要求1-5任意一项所述有源二极管电路；

所述第一电容，接在所述交流电压正输入端和交流电压负输入端之间；

所述第二电容，接在所述直流电压输出端和所述参考地端之间；

共差模电感，其初级绕组的正端接交流电压正输入端，其初级绕组的负端接第三二极管的阳极；其次级绕组的正端接交流电压得负输入端，其次级绕组的负端接第四二极管的阳极；

第一有源二极管电路，其输入接口接所述第三二极管的阳极，其地接口接所述参考地端，其电源接口通过第三电容接所述参考地端，其控制接口接所述参考地端；

第二有源二极管电路，其输入接口接所述第四二极管的阳极，其地接口接所述参考地端，其电源接口通过第四电容接所述参考地端，其控制接口接所述参考地端；

所述第三二极管的阴极和第四二极管的阴极接所述直流电压输出端。

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