阅读说明：本技术 一种基于mos管的交直流变换电路 (Alternating current-direct current conversion circuit based on MOS pipe ) 是由 张�雄 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于MOS管的交直流变换电路,包括正半周期变换电路和负半周期变换电路。本发明通过对主开关MOS管栅极的控制和调整,实现了主开关MOS管的快速导通和关断,进而减小了交流电源电压反向过程中反向漏电流的产生,提高了能量转换效率及系统稳定性。本发明通过调节输出控制MOS管的栅源极电压,减小了相关MOS管的导通压降,有效减小了系统功耗；本发明通过将电路中电容的放电电流引入到输出端,作为输出电流分量输出,进一步提高了系统的能量转换效率。(The invention provides an alternating current-direct current conversion circuit based on an MOS (metal oxide semiconductor) tube, which comprises a positive half-cycle conversion circuit and a negative half-cycle conversion circuit. According to the invention, the rapid conduction and the turn-off of the main switch MOS tube are realized by controlling and adjusting the grid electrode of the main switch MOS tube, so that the generation of reverse leakage current in the reverse process of the alternating current power supply voltage is reduced, and the energy conversion efficiency and the system stability are improved. According to the invention, the gate-source voltage of the output control MOS tube is regulated, so that the conduction voltage drop of the related MOS tube is reduced, and the system power consumption is effectively reduced; the invention further improves the energy conversion efficiency of the system by introducing the discharge current of the capacitor in the circuit to the output end as the output current component for output.)

一种基于MOS管的交直流变换电路

技术领域

本发明涉及交直流变换电路系统的设计，尤其涉及的是，一种基于MOS管的交直流变换电路的设计。

背景技术

交直流变换电路可将交流电变换为电压值稳定的直流电输出，以供给需要稳定直流电进行工作的用电模块。由于MOS管在导通及关断的过程中存在一定的时间延迟，基于MOS管构建的交直流变换电路在工作过程中难以避免反向漏电流的产生。反向漏电流极大的影响了交直流变换电路的变换效率，并使系统的稳定性变差。针对以上问题，本发明提出了一种可基本消除反向漏电流的基于MOS管的交直流变换电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于MOS管的交直流变换电路。

本发明的技术方案如下：

一种基于MOS管的交直流变换电路包括正半周期变换电路和负半周期变换电路。当交流电源VAC输出电压处于正半周期时，MOS管M24导通，MOS管M23关断，负半周期变换电路不工作，正半周期变换电路工作，交流电源VAC通过MOS管M31及端口VO输出电能。当交流电源VAC输出电压处于负半周期时，MOS管M23导通，MOS管M24关断，正半周期变换电路不工作，负半周期变换电路工作，交流电源VAC通过MOS管M34及端口VO输出电能。本发明通过电路结构设置，为MOS管M23和MOS管M24的栅极提供补偿电流及快速放电通路，使MOS管M23和MOS管M24能够快速的导通和关断，明显减小了电源电压反向过程中的反向漏电流。本发明通过电路结构设置改变了MOS管M23和MOS管M24的基体端电压及寄生PN结结构，使得MOS管M23、M24基体到漏极的反向漏电流路径被阻断，进一步减小了电源电压反向过程中的反向漏电流。本发明通过电路结构设置，明显较小了MOS管M31和MOS管M34的导通压降，有效提高了交直流变换效率。本发明通过电路结构设置，将电容C1和电容C2的放电电流作为输出电流通过端口VO输出，进一步提高了交直流变换效率。

一种基于MOS管的交直流变换电路中，正半周期变换电路包括交流电源VAC，MOS管M1至MOS管M11，MOS管M23，M25，M26，M29，M31，M32，M35，电容C1，电容C3，电阻R1，端口VO。其中，MOS管M1至M11的相关电路连接结构为MOS管M23的栅极提供补偿电流及快速放电通路，使MOS管M23能够被快速的导通和关断，进而明显减小了电源电压反向过程中反向漏电流的产生。MOS管M25、M26的基体端分别与MOS管M23的基体端连接。MOS管M25与M26的相关连接结构改变了MOS管M23的基体端电压及寄生PN结结构，使得MOS管M23基体到漏极的反向漏电流路径被阻断，进一步减小了电源电压反向过程中的反向漏电流。MOS管M29、M32及电容C1的相关连接结构通过对MOS管M31栅源极电压进行调整，降低了MOS管M31的导通电阻，进而降低了MOS管M31的导通压降，提高了电源的转换效率。当电源VAC的输出电压由正半周期变为负半周期时，MOS管M29为电容C1提供放电通路，并将电容C1的放电电流引入到输出电流通路，作为输出电流分量通过端口VO输出。MOS管M35、电容C3及电阻R1的相关电路结构可稳定系统运行状况，保证在外界干扰及输入输出电流变化的情况下输出电压稳定不变。

正半周期变换电路中，MOS管M1的漏极连接电源VAC的上端，MOS管M1的栅极连接MOS管M2的栅极，MOS管M1的源极连接MOS管M3的漏极。MOS管M2的源极连接MOS管M5的源极，MOS管M2的栅极连接MOS管M23的栅极，MOS管M2的漏极接地。MOS管M3的源极连接电源VAC的上端，MOS管M3的栅极连接MOS管M4的栅极，MOS管M3的漏极连接MOS管M5的漏极。MOS管M4的源极连接电源VAC的上端，MOS管M4的栅极连接MOS管M3的漏极，MOS管M4的漏极连接MOS管M6的漏极。MOS管M5的漏极连接MOS管M1的源极，MOS管M5的栅极连接MOS管M6的栅极，MOS管M5的源极连接MOS管M7的漏极。MOS管M6的漏极连接MOS管M9的栅极，MOS管M6的栅极连接MOS管M5的漏极，MOS管M6的源极连接MOS管M8的漏极。MOS管M7的漏极连接MOS管M2的源极，MOS管M7的栅极连接MOS管M8的栅极，MOS管M7的源极接地。MOS管M8的漏极连接MOS管M10的栅极，MOS管M8的栅极连接MOS管M7的漏极，MOS管M8的源极接地。MOS管M9的源极连接电源VAC的上端，MOS管M9的栅极连接MOS管M10的栅极，MOS管M9的漏极连接MOS管M10的漏极。MOS管M10的漏极连接MOS管M23的栅极，MOS管M10的栅极连接MOS管M11的栅极，MOS管M10的源极连接MOS管M11的漏极。MOS管M11的漏极连接MOS管M23的栅极，MOS管M11的栅极连接MOS管M8的漏极，MOS管M11的源极接地。MOS管M23的源极连接电源VAC的上端，MOS管M23的栅极连接MOS管M10的漏极，MOS管M23的漏极接地，MOS管M23的基体端连接MOS管M25的基体端。MOS管M25的漏极连接电源VAC的上端，MOS管M25的栅极连接MOS管M26的漏极，MOS管M25的源极连接MOS管M26的源极，MOS管M25的基体端连接MOS管M26的基体端。MOS管M26的源极连接MOS管M23的基体端，MOS管M26的栅极连接MOS管M25的漏极，MOS管M26漏极接地，MOS管M26的基体端连接MOS管M23的基体端。MOS管M29的漏极连接MOS管M31的栅极，MOS管M29的栅极连接MOS管M2的栅极，MOS管M29的源极连接电源VAC的下端。MOS管M31的源极连接电源VAC的上端，MOS管M31的栅极连接MOS管M32的栅极，MOS管M31的漏极连接端口VO。MOS管M32的源极连接MOS管M31的漏极，MOS管M32的栅极连接MOS管M32的漏极，MOS管M32的漏极连接MOS管M35的栅极。电容C1的上端连接MOS管M32的漏极，电容C1的下端接地。MOS管M35的漏极连接端口VO，MOS管M35的栅极连接MOS管M32的栅极，MOS管M35的源极连接电容C3的上端。电阻R1的上端连接电容C3的下端，电阻R1的下端连接MOS管M35的栅极。

一种基于MOS管的交直流变换电路中，负半周期变换电路包括MOS管M12至MOS管M22，MOS管M24，M27，M28，M30，M33，M34，M36，电容C2，电容C4，电阻R2。其中，MOS管M12至M22的相关电路连接结构为MOS管M24的栅极提供补偿电流及快速放电通路，使MOS管M24能够被快速的导通和关断，进而明显减小了电源电压反向过程中反向漏电流的产生。MOS管M27、M28的基体端分别与MOS管M24的基体端连接。MOS管M27与M28的相关连接结构改变了MOS管M24的基体端电压及寄生PN结结构，使得MOS管M24基体到漏极的反向漏电流路径被阻断，进一步减小了电源电压反向过程中的反向漏电流。MOS管M30、M33及电容C2的相关连接结构通过对MOS管M34栅源极电压进行调整，降低了MOS管M34的导通电阻，进而降低了MOS管M34的导通压降，提高了电源的转换效率。当电源VAC的输出电压由正半周期变为负半周期时，MOS管M30为电容C2提供放电通路，并将电容C2的放电电流引入到输出电流通路，作为输出电流分量通过端口VO输出。MOS管M36、电容C4及电阻R2的相关电路结构可稳定系统运行状况，保证在外界干扰及输入输出电流变化的情况下输出电压稳定不变。

负半周期变换电路中，MOS管M13的漏极连接电源VAC的下端，MOS管M13的栅极连接MOS管M12的栅极，MOS管M13的源极连接MOS管M18的漏极。MOS管M12的源极连接MOS管M16的源极，MOS管M12的栅极连接MOS管M24的栅极，MOS管M12的漏极接地。MOS管M18的源极连接电源VAC的下端，MOS管M18的栅极连接MOS管M19的栅极，MOS管M18的漏极连接MOS管M16的漏极。MOS管M19的源极连接电源VAC的下端，MOS管M19的栅极连接MOS管M18的漏极，MOS管M19的漏极连接MOS管M17的漏极。MOS管M16的漏极连接MOS管M13的源极，MOS管M16的栅极连接MOS管M17的栅极，MOS管M16的源极连接MOS管M14的漏极。MOS管M17的漏极连接MOS管M22的栅极，MOS管M17的栅极连接MOS管M16的漏极，MOS管M17的源极连接MOS管M15的漏极。MOS管M14的漏极连接MOS管M12的源极，MOS管M14的栅极连接MOS管M15的栅极，MOS管M14的源极接地。MOS管M15的漏极连接MOS管M21的栅极，MOS管M15的栅极连接MOS管M14的漏极，MOS管M15的源极接地。MOS管M22的源极连接电源VAC的下端，MOS管M22的栅极连接MOS管M21的栅极，MOS管M22的漏极连接MOS管M21的漏极。MOS管M21的漏极连接MOS管M24的栅极，MOS管M21的栅极连接MOS管M20的栅极，MOS管M21的源极连接MOS管M20的漏极。MOS管M20的漏极连接MOS管M24的栅极，MOS管M20的栅极连接MOS管M15的漏极，MOS管M20的源极接地。MOS管M24的源极连接电源VAC的下端，MOS管M24的栅极连接MOS管M21的漏极，MOS管M24的漏极接地，MOS管M24的基体端连接MOS管M28的基体端。MOS管M28的漏极连接电源VAC的下端，MOS管M28的栅极连接MOS管M27的漏极，MOS管M28的源极连接MOS管M27的源极，MOS管M28的基体端连接MOS管M27的基体端。MOS管M27的源极连接MOS管M24的基体端，MOS管M27的栅极连接MOS管M28的漏极，MOS管M27漏极接地，MOS管M27的基体端连接MOS管M24的基体端。MOS管M30的漏极连接MOS管M34的栅极，MOS管M30的栅极连接MOS管M12的栅极，MOS管M30的源极连接电源VAC的上端。MOS管M34的源极连接电源VAC的下端，MOS管M34的栅极连接MOS管M33的栅极，MOS管M34的漏极连接端口VO。MOS管M33的源极连接MOS管M34的漏极，MOS管M33的栅极连接MOS管M33的漏极，MOS管M33的漏极连接MOS管M36的栅极。电容C2的下端连接MOS管M33的漏极，电容C1的上端接地。MOS管M36的漏极连接端口VO，MOS管M36的栅极连接MOS管M33的栅极，MOS管M36的源极连接电容C4的下端。电阻R2的下端连接电容C4的上端，电阻R2的上端连接MOS管M36的栅极。

本发明提供了一种基于MOS管的交直流变换电路，通过对主开关MOS管栅极的控制和调整，实现了主开关MOS管的快速导通和关断，进而减小了交流电源电压反向过程中反向漏电流的产生，提高了能量转换效率及系统稳定性。通过调节输出控制MOS管的栅源极电压，减小了相关MOS管的导通压降，有效减小了系统功耗。通过将电路中电容的放电电流引入到输出端，作为输出电流分量输出，进一步提高了系统的能量转换效率。

附图说明

图1为本发明的电路结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。

如图1所示，本发明包括正半周期变换电路和负半周期变换电路。正半周期变换电路包括交流电源VAC，MOS管M1至MOS管M11，MOS管M23，M25，M26，M29，M31，M32，M35，电容C1，电容C3，电阻R1，端口VO。负半周期变换电路包括MOS管M12至MOS管M22，MOS管M24，M27，M28，M30，M33，M34，M36，电容C2，电容C4，电阻R2。输入电压峰峰值为2.5V，系统工作频率为32KHz，输出电压为2.3V，输出电压纹波为26mV，能量转换效率为89%。电容C1的电容值为3µF，电容C2的电容值为3µF，电容C3的电容值为2.7µF，电容C4的电容值为2.7µF。电阻R1的电阻值为3KΩ，电阻R2的电阻值为3KΩ。

如图1所示，MOS管M1的漏极连接电源VAC的上端，MOS管M1的栅极连接MOS管M2的栅极，MOS管M1的源极连接MOS管M3的漏极。MOS管M2的源极连接MOS管M5的源极，MOS管M2的栅极连接MOS管M23的栅极，MOS管M2的漏极接地。MOS管M3的源极连接电源VAC的上端，MOS管M3的栅极连接MOS管M4的栅极，MOS管M3的漏极连接MOS管M5的漏极。MOS管M4的源极连接电源VAC的上端，MOS管M4的栅极连接MOS管M3的漏极，MOS管M4的漏极连接MOS管M6的漏极。MOS管M5的漏极连接MOS管M1的源极，MOS管M5的栅极连接MOS管M6的栅极，MOS管M5的源极连接MOS管M7的漏极。MOS管M6的漏极连接MOS管M9的栅极，MOS管M6的栅极连接MOS管M5的漏极，MOS管M6的源极连接MOS管M8的漏极。MOS管M7的漏极连接MOS管M2的源极，MOS管M7的栅极连接MOS管M8的栅极，MOS管M7的源极接地。MOS管M8的漏极连接MOS管M10的栅极，MOS管M8的栅极连接MOS管M7的漏极，MOS管M8的源极接地。MOS管M9的源极连接电源VAC的上端，MOS管M9的栅极连接MOS管M10的栅极，MOS管M9的漏极连接MOS管M10的漏极。MOS管M10的漏极连接MOS管M23的栅极，MOS管M10的栅极连接MOS管M11的栅极，MOS管M10的源极连接MOS管M11的漏极。MOS管M11的漏极连接MOS管M23的栅极，MOS管M11的栅极连接MOS管M8的漏极，MOS管M11的源极接地。MOS管M23的源极连接电源VAC的上端，MOS管M23的栅极连接MOS管M10的漏极，MOS管M23的漏极接地，MOS管M23的基体端连接MOS管M25的基体端。MOS管M25的漏极连接电源VAC的上端，MOS管M25的栅极连接MOS管M26的漏极，MOS管M25的源极连接MOS管M26的源极，MOS管M25的基体端连接MOS管M26的基体端。MOS管M26的源极连接MOS管M23的基体端，MOS管M26的栅极连接MOS管M25的漏极，MOS管M26漏极接地，MOS管M26的基体端连接MOS管M23的基体端。MOS管M29的漏极连接MOS管M31的栅极，MOS管M29的栅极连接MOS管M2的栅极，MOS管M29的源极连接电源VAC的下端。MOS管M31的源极连接电源VAC的上端，MOS管M31的栅极连接MOS管M32的栅极，MOS管M31的漏极连接端口VO。MOS管M32的源极连接MOS管M31的漏极，MOS管M32的栅极连接MOS管M32的漏极，MOS管M32的漏极连接MOS管M35的栅极。电容C1的上端连接MOS管M32的漏极，电容C1的下端接地。MOS管M35的漏极连接端口VO，MOS管M35的栅极连接MOS管M32的栅极，MOS管M35的源极连接电容C3的上端。电阻R1的上端连接电容C3的下端，电阻R1的下端连接MOS管M35的栅极。

如图1所示，MOS管M13的漏极连接电源VAC的下端，MOS管M13的栅极连接MOS管M12的栅极，MOS管M13的源极连接MOS管M18的漏极。MOS管M12的源极连接MOS管M16的源极，MOS管M12的栅极连接MOS管M24的栅极，MOS管M12的漏极接地。MOS管M18的源极连接电源VAC的下端，MOS管M18的栅极连接MOS管M19的栅极，MOS管M18的漏极连接MOS管M16的漏极。MOS管M19的源极连接电源VAC的下端，MOS管M19的栅极连接MOS管M18的漏极，MOS管M19的漏极连接MOS管M17的漏极。MOS管M16的漏极连接MOS管M13的源极，MOS管M16的栅极连接MOS管M17的栅极，MOS管M16的源极连接MOS管M14的漏极。MOS管M17的漏极连接MOS管M22的栅极，MOS管M17的栅极连接MOS管M16的漏极，MOS管M17的源极连接MOS管M15的漏极。MOS管M14的漏极连接MOS管M12的源极，MOS管M14的栅极连接MOS管M15的栅极，MOS管M14的源极接地。MOS管M15的漏极连接MOS管M21的栅极，MOS管M15的栅极连接MOS管M14的漏极，MOS管M15的源极接地。MOS管M22的源极连接电源VAC的下端，MOS管M22的栅极连接MOS管M21的栅极，MOS管M22的漏极连接MOS管M21的漏极。MOS管M21的漏极连接MOS管M24的栅极，MOS管M21的栅极连接MOS管M20的栅极，MOS管M21的源极连接MOS管M20的漏极。MOS管M20的漏极连接MOS管M24的栅极，MOS管M20的栅极连接MOS管M15的漏极，MOS管M20的源极接地。MOS管M24的源极连接电源VAC的下端，MOS管M24的栅极连接MOS管M21的漏极，MOS管M24的漏极接地，MOS管M24的基体端连接MOS管M28的基体端。MOS管M28的漏极连接电源VAC的下端，MOS管M28的栅极连接MOS管M27的漏极，MOS管M28的源极连接MOS管M27的源极，MOS管M28的基体端连接MOS管M27的基体端。MOS管M27的源极连接MOS管M24的基体端，MOS管M27的栅极连接MOS管M28的漏极，MOS管M27漏极接地，MOS管M27的基体端连接MOS管M24的基体端。MOS管M30的漏极连接MOS管M34的栅极，MOS管M30的栅极连接MOS管M12的栅极，MOS管M30的源极连接电源VAC的上端。MOS管M34的源极连接电源VAC的下端，MOS管M34的栅极连接MOS管M33的栅极，MOS管M34的漏极连接端口VO。MOS管M33的源极连接MOS管M34的漏极，MOS管M33的栅极连接MOS管M33的漏极，MOS管M33的漏极连接MOS管M36的栅极。电容C2的下端连接MOS管M33的漏极，电容C1的上端接地。MOS管M36的漏极连接端口VO，MOS管M36的栅极连接MOS管M33的栅极，MOS管M36的源极连接电容C4的下端。电阻R2的下端连接电容C4的上端，电阻R2的上端连接MOS管M36的栅极。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明其所附权利要求的保护范围。