一種高效率的無線電磁感應(yīng)整流電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及無線能量傳輸處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種適合于射頻識別集成電路或無線充電電路模塊上使用的整流電路。
【背景技術(shù)】
[0002]對于無線能量傳輸系統(tǒng)來說，其中一個關(guān)鍵的指標是能量傳輸效率。對于電磁感應(yīng)型的能量傳輸系統(tǒng)來說，影響能量傳輸效率的因素主要包括以下幾個方面:能量發(fā)射端驅(qū)動電路中能量的損耗；耦合線圈的規(guī)格、諧振頻率、漏磁等因素引起的能量損耗；能量接收端把接收到的電能從交流電變成直流電過程中的能量損耗。
[0003]整流電路用于將耦合線圈得到的交變電流變成直流，通常利用橋式整流的方式實現(xiàn)。參見圖1所示的基本的橋式整流電路，該橋式整流電路利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M行整流，采用4個二極管(二極管01、02、03、04)，兩兩對接。輸入的交流信號正半部分時2只二極管導(dǎo)通，得到正的輸出；輸入交流信號的負半部分時，另外2只二極管導(dǎo)通，由于這2只二極管為反接，所以仍得到正的輸出。由于二極管自身的結(jié)電壓和正向電阻，使得基本的橋式整流電路電阻較大，損耗也較大。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]因此，針對上述的問題，本實用新型對傳統(tǒng)的橋式整流電路進行改進，提出一種適用于無線電磁感應(yīng)能量傳輸系統(tǒng)中低損耗、高效率的整流電路。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種高效率的無線電磁感應(yīng)整流電路，包括整流單元和開關(guān)單元，整流單元的輸出端與開關(guān)單元的輸入端連接，開關(guān)單元的輸出端與負載相連；其中，所述整流單元米用 PMOS 管(PMOS 是 positive channel Metal Oxide Semiconductor 的簡稱，是指N型襯底、P溝道，靠空穴的流動運送電流的MOS管)和NMOS管(NM0S是N-Mental-Oxide-Semiconductor的簡稱，是N型MOS管)柵極交叉連接結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，利用f禹合線圈兩端的電平控制PMOS管和NMOS管的導(dǎo)通或關(guān)閉，形成橋式整流；在整流單元和負載之間插入開關(guān)單元，防止負載上的電荷回流。所述開關(guān)單元可采用受控開關(guān)器件或者單向?qū)ㄆ骷崿F(xiàn)。
[0007]作為一種可行的方案，一種高效率的無線電磁感應(yīng)整流電路，包括第一 N型MOS開關(guān)管麗1、第二 N型MOS開關(guān)管麗2、第三P型MOS開關(guān)管MP1、第四P型MOS開關(guān)管MP2、以及第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2 ;其連接關(guān)系如下:第一 N型MOS開關(guān)管麗I的柵極接于第二 N型MOS開關(guān)管麗2的漏端、第三P型MOS開關(guān)管MPl的柵極、以及第四P型MOS開關(guān)管MP2的源端，作為該整流單元的能量接收的第一端；第一 N型MOS開關(guān)管麗I的漏端接于第二 N型MOS開關(guān)管麗2的柵極、第三P型MOS開關(guān)管MPl的源端、以及第四P型MOS開關(guān)管MP2的柵極，作為該整流單元的能量接收的第二端；第一 N型MOS開關(guān)管麗I的源端和襯底接于GND端；第二 N型MOS開關(guān)管麗2的源端和襯底接于GND端；第三P型MOS開關(guān)管MPl的漏端接于第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2的一端，襯底作為輸出端接于負載；第四P型MOS開關(guān)管MP2的漏端接于第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2的一端(也即第三P型MOS開關(guān)管MPl的漏端)，襯底接于負載；第一輸出開關(guān)器件SW1，設(shè)置于第三P型MOS開關(guān)管MPl和第四P型MOS開關(guān)管MP2的共同漏端與負載之間，該第一輸出開關(guān)器件SWl受整流單元的能量接收的第二端的電壓控制；第二輸出開關(guān)器件SW2，設(shè)置于第三P型MOS開關(guān)管MPl和第四P型MOS開關(guān)管MP2的共同漏端與負載之間，第二輸出開關(guān)器件SW2受整流單元的能量接收的第一端的電壓控制。
[0008]作為一種較易實現(xiàn)的方式，一種高效率的無線電磁感應(yīng)整流電路，包括耦合線圈Tl、第一 N型MOS開關(guān)管麗1、第二 N型MOS開關(guān)管麗2、第三P型MOS開關(guān)管MP1、第四P型MOS開關(guān)管MP2、第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2 ;其中，耦合線圈Tl，作為該整流電路的能量接收端；第一 N型MOS開關(guān)管麗I，其柵極接于耦合線圈Tl的A2端，漏端接于耦合線圈Tl的Al端，源端和襯底接于GND端；第二 N型MOS開關(guān)管麗2，其柵極接于親合線圈Tl的Al端，漏端接于親合線圈Tl的A2端，源端和襯底接于GND端；第三P型MOS開關(guān)管MP1，其柵極接于耦合線圈Tl的A2端，源端接于耦合線圈Tl的Al端，漏端接于第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2的左端，襯底接于輸出負載的上端；第四P型MOS開關(guān)管MP2，其柵極接于耦合線圈Tl的Al端，源端接于耦合線圈Tl的A2端，漏端接于第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2的左端，襯底接于輸出負載的上端；第一輸出開關(guān)器件SW1，設(shè)置于第三P型MOS開關(guān)管MPl和第四P型MOS開關(guān)管MP2的共同漏端與輸出負載之間，第一輸出開關(guān)器件SWl受耦合線圈Tl的Al端的電壓控制；第二輸出開關(guān)器件SW2，設(shè)置于第三P型MOS開關(guān)管MPl和第四P型MOS開關(guān)管MP2的共同漏端與輸出負載之間，第二輸出開關(guān)器件SW2受耦合線圈Tl的A2端的電壓控制。
[0009]為了方便儲能，該無線電磁感應(yīng)整流電路還包括儲能單元，該儲能單元接于開關(guān)單元和負載之間。該儲能單元可采用電容CL實現(xiàn)，該電容CL設(shè)置于第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2之后，作為儲能器件。
[0010]在整流單元的輸出端口增加第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2等受控開關(guān)器件或者單向?qū)ㄆ骷乐拐鲉卧妮敵龈哂谡鲉卧妮斎攵藭r，出現(xiàn)電荷回流現(xiàn)象，從而提高整流效率和輸出電壓。本實用新型采用上述方案，是在傳統(tǒng)的橋式整流電路的基礎(chǔ)上，用開關(guān)PMOS和NMOS替代二極管，并于輸出端口增設(shè)開關(guān)單元，從而提高整流效率和輸出電壓。與普通橋式整流電路相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0011]1、利用PMOS和NMOS在耦合線圈上連接成柵極交叉結(jié)構(gòu)，消除了普通橋式整流電路中二極管的正向結(jié)電壓壓降，提高了整流效率；
[0012]2、整流單元和負載之間的開關(guān)單元的開啟和關(guān)閉，均受耦合線圈的電壓控制，當線圈端口的電壓為高時，開關(guān)開啟，整流單元向負載供電，當線圈端口的電壓為低時，此時有負載電壓高于線圈電壓的情況存在，開關(guān)關(guān)閉，切斷了負載到線圈的電荷回流，防止能量損耗，提高了整流效率。
【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有的橋式整流電路示意圖；
[0014]圖2是本實用新型的無線電磁感應(yīng)整流電路的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)有的橋式整流電路中，由于二極管自身的結(jié)電壓和正向電阻，使得基本的橋式整流電路電阻較大，損耗也較大，為解決該問題，本實用新型提供了一種低損耗、高效率的整流電路，可適用于無線電磁感應(yīng)能量傳輸系統(tǒng)。
[0016]為闡述本實用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
，現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0017]請參閱圖2所示，一種高效率無線電磁感應(yīng)整流電路，包括耦合天線Tl、第一 N型MOS開關(guān)管麗1、第二 N型MOS開關(guān)管麗2、第三P型MOS開關(guān)管MP1、第四P型MOS開關(guān)管MP2、第一輸出開關(guān)器件SW1、第二輸出開關(guān)器件SW2、以及輸出負載電容CL。第一 N型MOS開關(guān)管MNl，其柵極接于親合天線Tl的A2端，漏端接于親合天線Tl的Al端，源端和襯底接于GND端；第二 N型MOS開關(guān)管麗2，其柵極接于親合天線Tl的Al端，漏端接于親合天線Tl的A2端，源端和襯底接于GND端；第三P型MOS開關(guān)管MPl，其柵極接于耦合天線Tl的A2端，源端接于耦合天線Tl的Al端，漏端接于第一輸出開關(guān)器件SWl和第二輸出開關(guān)器件SW2的左端，襯底接于輸出負載電容CL的上端；第四P型MOS開關(guān)管MP2，其柵極接于耦合天線Tl的Al端，源端接于親合天線Tl的A2端，漏端接于第一輸出開關(guān)器件SWl和SW2的左端，襯底接于輸出負載電容CL的上端；第一輸出開關(guān)器件SWl，設(shè)置于第三P型MOS開關(guān)管MP1和第四P型M