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理想桥控制电路的制作方法

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1.本实用新型属于电路领域,具体来说是一种理想桥控制电路。


背景技术:

2.传统整流桥采用二极管方案,即使采用肖特基二极管,整流桥的电压降也达到1伏以上。传统的二极管整流桥导通损耗较高,产品能耗性价比不高,电路较为复杂,经济性和实用性都不高。


技术实现要素:

3.为了克服现有技术中所存在的不足,本实用新型提供了一种理想桥控制电路,与传统二极管整流桥比较,具有极低的导通损耗,有效降低产品能耗,电路简单可靠,具备较高的经济价值和实用价值。
4.本实用新型提供的理想桥控制电路,所述理想桥控制电路连接有供电单元,所述供电单元利用供电电源v
cc
为理想桥控制电路中的运算放大器供电;
5.所述供电单元包括整流与滤波电路、串联稳压电路以及基准电压v
ref

6.所述理想桥控制电路还包括理想桥和控制电路,所述理想桥控制电路利用运算放大器实时比较功率场效应管的源极与漏极电压;
7.所述理想桥控制电路包括供电输入口porta和portb,以及理想桥输出端口v
out

8.所述理想桥控制电路中的理想桥包括n型功率场效应管q1、q2,以及p型功率场效应管q3、q4;
9.所述理想桥控制电路中的控制电路包括运算放大器amp1、amp2以及分立元件q5、q6、r
4-r9。
10.本实用新型的一个技术方案,进一步设置为,所述整流与滤波电路由整流桥和滤波电容c1并联得到,所述整流桥的一端与所述滤波电容c1的正极连接,所述整流桥的另一端与所述滤波电容c1的负极连接,所述滤波电容c1的负极接地。
11.本实用新型的一个技术方案,进一步设置为,所述串联稳压电路由稳压管zd、电阻r1、滤波电容c2、调整管q7组成;
12.所述滤波电容c2的两端并联有电阻r2和r3,所述电阻r2和r3串联后并联在滤波电容c2的两端,所述供电电源v
cc
设置于所述调整管q7的发射极,所述基准电压v
ref
设置于所述电阻r2和r3之间,所述基准电压v
ref
=v
cc
*r3/(r2+r3)。
13.本实用新型的一个技术方案,进一步设置为,所述供电输入口porta与所述整流桥的两个二极管的结点处连接,所述供电输入口portb与所述整流桥的另外两个二极管的结点处连接。
14.本实用新型的一个技术方案,进一步设置为,所述调整管q7的基极与所述稳压管zd的负极连接,所述稳压管zd的正极接地,所述稳压管zd的正极与所述滤波电容c1的负极相连,所述调整管q7的集电极与所述滤波电容c1的正极相连,所述调整管q7的发射极与所述
滤波电容c2的正极相连,所述滤波电容 c2的负极接地,所述电阻r1连接所述滤波电容c1的正极和所述稳压管zd的负极。
15.本实用新型的一个技术方案,进一步设置为,所述理想桥控制电路包括理想桥及控制电路,所述供电输入口porta设置于所述运算放大器amp1的负极,所述供电输入口portb设置于所述运算放大器amp2的负极,所述基准电压v
ref
连接所述运算放大器amp1、amp2的正极。
16.本实用新型的有益效果至少为:
17.(1)本实用新型对整流桥场效应管的可靠控制,利用运算放大器实时比较场效应管的源极与漏极电压,精准监测电流方向,实现对整流桥场效应管的可靠控制,使理想桥的电压损耗降至60毫伏左右,有效降低电路损耗。
18.(2)本实用新型替代传统整流桥,在以太网供电设备的应用已经得到实际应用,具有较高的实用价值,与传统二极管整流桥比较,该理想桥方案具备极低的导通损耗,有效降低产品能耗,电路简单可靠,具备较高的经济价值和实用价值。
19.(3)本实用新型利用运放实时比较功率场效应管的输入与输出电平,精准监测整流桥电流方向,实现对整流桥功率场效应管的可靠控制。
附图说明
20.图1为本实用新型的供电单元的电路示意图;
21.图2为本实用新型的理想桥及控制电路的电路示意图。
具体实施方式
22.为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述,附图中给出了本实用新型的若干实施例,但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例,相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
23.需要说明的是,当元件被称为“固设于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件;当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件;本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
24.除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型;本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.结合图1和图2,对本实用新型的理想桥控制电路进行详细介绍。
26.本实用新型提供了一种理想桥控制电路,理想桥控制电路连接有供电单元,供电单元利用供电电源v
cc
为理想桥控制电路中的运算放大器供电;供电单元包括整流与滤波电路、串联稳压电路以及基准电压v
ref
;理想桥控制电路还包括理想桥及控制电路,理想桥控制电路利用运算放大器实时比较功率场效应管的源极与漏极电压;理想桥控制电路包括供电输入口porta和portb,以及理想桥输出端口v
out
;理想桥控制电路中的理想桥包括n型功率
场效应管q1、q2,以及 p型功率场效应管q3、q4;理想桥控制电路中的控制电路包括运算放大器amp1、 amp2以及分立元件q5、q6、r
4-r9。
27.具体地,整流与滤波电路由整流桥和滤波电容c1并联得到,整流桥的一端与滤波电容c1的正极连接,整流桥的另一端与滤波电容c1的负极连接,滤波电容c1的负极接地。
28.具体地,串联稳压电路由稳压管zd、电阻r1、滤波电容c2、调整管q7组成;
29.滤波电容c2的两端并联有电阻r2和r3,电阻r2和r3串联后并联在滤波电容c2的两端,供电电源v
cc
设置于调整管q7的发射极,基准电压v
ref
设置于电阻r2和r3之间,基准电压v
ref
=v
cc
*r3/(r2+r3)。
30.具体地,供电输入口porta与整流桥的两个二极管的结点处连接,供电输入口portb与整流桥的另外两个二极管的结点处连接。
31.具体地,调整管q7的基极与稳压管zd的负极连接,稳压管zd的正极接地,稳压管zd的正极与滤波电容c1的负极相连,调整管q7的集电极与滤波电容c1的正极相连,调整管q7的发射极与滤波电容c2的正极相连,滤波电容c2的负极接地,电阻r1连接滤波电容c1的正极和稳压管zd的负极。
32.具体地,理想桥控制电路包括理想桥及控制电路,供电输入口porta设置于运算放大器amp1的负极,供电输入口portb设置于运算放大器amp2的负极,基准电压v
ref
连接运算放大器amp1、amp2的正极。
33.该理想桥控制电路的控制原理如下:
34.理想桥电路中,q
1-q4的体二极管组成全桥整流电路,在控制电路未动作前,其工作特性与常规二极管整流桥桥一致;
35.正常工作时,供电输入口porta电压和基准电压v
ref
分别接入运算放大器 amp1进行比较,当基准电压v
ref
大于供电输入口porta电压,运算放大器amp1输出高电平,q1(n-mos)导通;同时,运算放大器amp1输出高电平通过电阻r8使三极管q6导通,从而使q4(p-mos)导通;同时,供电输入口portb电压和基准电压v
ref
分别接入运算放大器amp2进行比较,当基准电压vref小于供电输入口portb电压,运算放大器amp2输出低电平,从而使得q2、q5、 q3分别处于截止状态;
36.反之,供电输入口portb电压和基准电压v
ref
分别接入运算放大器amp2进行比较,当基准电压v
ref
大于供电输入口portb,运算放大器amp2输出高电平, q2(n-mos)导通;同时,运算放大器amp2输出高电平通过电阻r9使三极管 q5导通,从而使q3(p-mos)导通;同时,供电输入口porta电压和基准电压 v
ref
分别接入运算放大器amp1进行比较,当基准电压v
ref
小于供电输入口port a
,运算放大器amp1输出低电平,从而使得q1、q6、q4分别处于截止状态。
37.本实用新型中特别说明,对功率场效应管内阻和基准电压v
ref
的设定:
38.以太网设备应用为例,通常选用mosfet内阻30毫欧姆,基准电压v
ref
设定为30毫伏,例如负载电流为1a,则理想桥的电压损耗为60mv。
39.在一定的负载条件下,基准电压v
ref
的设定决定了理想桥的最低损耗。通常,功率场效应管内阻的选择也以此为参考。
40.通过上述理想桥控制电路的设置,利用远算放大器实时比较功率场效应管的输入与输出电平,精准监测整流桥电流方向,实现对整流桥功率场效应管的可靠控制。使理想桥的电压损耗降至60毫伏左右,有效降低电路损耗。替代传统整流桥,在以太网供电设备的应
用已经得到实际应用,具有较高的实用价值,与传统二极管整流桥比较,该理想桥方案具备极低的导通损耗,有效降低产品能耗,电路简单可靠,具备较高的经济价值和实用价值。
41.以上实施例仅表达了本实用新型的某种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围;因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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