一种整流器制造技术

本发明专利技术公开了一种整流器，至少包括单级整流电路；单级整流电路包括第一飞跨电容、第二飞跨电容、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和输出电容；第一NMOS管的衬底和源极电连接至前级电路的第二输出端，且与前级电路的第一输出端绝缘；第二NMOS管的衬底和源极电连接至前级电路的第一输出端，且与前级电路的第二输出端绝缘；第一飞跨电容的第二端电连接信号源的正端，第二飞跨电容的第二端电连接信号源的负端；第一PMOS管的衬底和源极，以及第二PMOS管的衬底和源极电连接后作为单级整流电路的输出端。本发明专利技术降低了最低输入电压，提高了整流器在超低电压输入时的功率转化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种整流器。
技术介绍
整流器广泛应用于无线射频识别技术、无线充电、供应链管理和无线传感器网络。其中功率转换效率(Power Conversion Efficiency，PCE)和最低输入电压很大程度上决定了整流器性能的优劣。传统的单级整流器如图1所示，当输入正端为正电压，输入负端为负电压时，金属氧化物半导体场效应晶体管，即MOS管中，P1和N2导通，P2和N1关断，Vx点为高电平，而Vy点被充电到地，正向导通电流经过P1输出。当输入负端为正电压，输入正端为负电压时，P2和N1导通，P1和N2关断，Vy点为高电平，而Vx点被充电到地，正向导通电流经过P2输出。传统的多级整流器如图2所示，利用单级整流器串联来组成多级整流器，上一级的直流输入进下一级的直流输入端，并通过累积提高最终的输出电压。当输入正端为正电压，输入负端为负电压时，MOS管中，N4、P3、N6、P5、N2和P1导通，电流通过P3、P5、P1流入下一级或负载。而当输入正端为负电压、输入负端为正电压时，N3、P4、N5、P6、N1和P2导通，电流通过P4、P6、P2流入下一级或负载。由于传统结构的整流器只能在Vy-Vx大于阈值电压的时候才能导通，因而最低输入电压很高。同时，因为在低电压的状况下，传统结构的整流器很难被偏置进入饱和区，因此极大程度地限制了射频识别或者传感器网络的工作范围。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种整流器，以降低最低输入电压，提高整流器在超低电压输入时的功率转化效率。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术实施例提供了一种整流器，至少包括单级整流电路；所述单级整流电路包括第一飞跨电容、第二飞跨电容、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和输出电容；所述第一NMOS管的衬底和源极电连接至前级电路的第二输出端，且与所述前级电路的第一输出端绝缘，栅极与所述第一PMOS管的栅极电连接至所述第二飞跨电容的第一端，漏极与所述第一PMOS管的漏极电连接至所述第一飞跨电容的第一端；所述第二NMOS管的衬底和源极电连接至所述前级电路的第一输出端，且与所述前级电路的第二输出端绝缘，栅极与所述第二PMOS管的栅极电连接至所述第一飞跨电容的第一端，漏极与所述第二PMOS管的漏极电连接至所述第二飞跨电容的第一端；所述第一飞跨电容的第二端电连接信号源的正端，所述第二飞跨电容的第二端电连接所述信号源的负端；所述第一PMOS管的衬底和源极，以及所述第二PMOS管的衬底和源极电连接后作为所述单级整流电路的输出端；所述输出电容电连接至所述输出端和地之间。进一步地，所述整流器为单级整流器时，所述第一NMOS管的衬底和源极电连接至所述信号源的负端；所述第二NMOS管的衬底和源极电连接至所述信号源的正端。进一步地，所述整流器为多级整流器时，所述整流器还包括多级交流升压电路；所述前级电路为所述多级交流升压电路中的末级交流升压电路。进一步地，所述多级交流升压电路包括第一级交流升压电路和第二级交流升压电路；所述第一级交流升压电路包括第三飞跨电容、第四飞跨电容、第三NMOS管和第四NMOS管；所述第二级交流升压电路包括第五飞跨电容、第六飞跨电容、第五NMOS管和第六NMOS管；所述第三NMOS管的衬底和源极电连接至所述信号源的负端，栅极电连接至所述第四飞跨电容的第一端，漏极与所述第六NMOS管的衬底及栅极电连接至所述第三飞跨电容的第一端；所述第四NMOS管的衬底和源极电连接至所述信号源的正端，栅极电连接至所述第三飞跨电容的第一端，漏极与所述第五NMOS管的衬底及栅极电连接至所述第四飞跨电容的第一端；所述第五NMOS管的栅极电连接至所述第六飞跨电容的第一端，漏极与所述第二NMOS管的衬底及栅极电连接至所述第五飞跨电容的第一端；所述第六NMOS管的栅极电连接至所述第五飞跨电容的第一端，漏极与所述第一NMOS管的衬底及栅极电连接至所述第六飞跨电容的第一端；所述第三飞跨电容的第二端和所述第五飞跨电容的第二端电连接所述信号源的正端，所述第四飞跨电容的第二端和所述第六飞跨电容的第二端电连接所述信号源的负端。进一步地，所述第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管和第六NMOS管的沟道宽长比相同，第三飞跨电容、第四飞跨电容、第五飞跨电容和第六飞跨电容的大小相同。进一步地，所述第一NMOS管和所述第二NMOS管的沟道宽长比相同，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的沟道宽长比相同，所述第一飞跨电容和所述第二飞跨电容的大小相同。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的整流器，利用整流器中单级整流电路的前级电路的输出信号去偏置MOS管的衬底，增大了MOS管的体效应，有效降低了MOS管的阈值电压和电阻，进而降低了整流器的最低输入电压，同时，通过降低阈值电压可以有效地提高整流器在超低电压输入时的功率转化效率。附图说明下面将通过参照附图详细描述本专利技术的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本专利技术的上述及其他特征和优点，附图中：图1是传统的单级整流器的电路图；图2是传统的多级整流器的电路图；图3是本专利技术实施例一提供的单级整流器的电路图；图4是本专利技术实施例一提供的单级整流器的效率曲线图；图5是本专利技术实施例一提供的单级整流器的输出电压曲线图；图6是本专利技术实施例二提供的多级整流器的电路图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一本专利技术提供的一种整流器，可以为单级整流器或多级整流器，适用于低输入电压的情况，可降低整流器的最低输入电压，提高整流器在超低电压输入时的功率转化效率。具体的，本专利技术的整流器至少包括单级整流电路。其中，单级整流电路包括第一飞跨电容、第二飞跨电容、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和输出电容；第一NMOS管的衬底和源极电连接至前级电路的第二输出端，且与前级电路的第一输出端绝缘，栅极与第一PMOS管的栅极电连接至第二飞跨电容的第一端，漏极与第一PMOS管的漏极电连接至第一飞跨电容的第一端；第二NMOS管的衬底和源极电连接至前级电路的第一输出端，且与前级电路的第二输出端绝缘，栅极与第二PMOS管的栅极电连接至第一飞跨电容的第一端，漏极与第二PMOS管的漏极电连接至第二飞跨电容的第一端；第一飞跨电容的第二端电连接信号源的正端，第二飞跨电容的第二端电连接信号源的负端；第一PMOS管的衬底和源极，以及第二PMOS管的衬底和源极电连接后作为单级整流电路的输出端；输出电容电连接至输出端和地之间。示例性的，图3是本专利技术实施例一提供的单级整流器的电路图。如图3所示，该单级整流器包括单级整流电路，该单级整流电路包括第一飞跨电容FC1、第二飞跨电容FC2、第一NMOS管N1、第二NMOS管N2、第一PMOS管P1、第二PMOS管P2和输出电容Cout；其中，N1的衬底和源极电连接至信号源的负端，栅极与P1的栅极电连接至FC2的第一端，漏极与P1的漏极电连接至FC1的第一端；N2的衬底和源极电连接至信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整流器，其特征在于，至少包括单级整流电路；所述单级整流电路包括第一飞跨电容、第二飞跨电容、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和输出电容；所述第一NMOS管的衬底和源极电连接至前级电路的第二输出端，且与所述前级电路的第一输出端绝缘，栅极与所述第一PMOS管的栅极电连接至所述第二飞跨电容的第一端，漏极与所述第一PMOS管的漏极电连接至所述第一飞跨电容的第一端；所述第二NMOS管的衬底和源极电连接至所述前级电路的第一输出端，且与所述前级电路的第二输出端绝缘，栅极与所述第二PMOS管的栅极电连接至所述第一飞跨电容的第一端，漏极与所述第二PMOS管的漏极电连接至所述第二飞跨电容的第一端；所述第一飞跨电容的第二端电连接信号源的正端，所述第二飞跨电容的第二端电连接所述信号源的负端；所述第一PMOS管的衬底和源极，以及所述第二PMOS管的衬底和源极电连接后作为所述单级整流电路的输出端；所述输出电容电连接至所述输出端和地之间。

【技术特征摘要】
1.一种整流器，其特征在于，至少包括单级整流电路；所述单级整流电路包括第一飞跨电容、第二飞跨电容、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管和输出电容；所述第一NMOS管的衬底和源极电连接至前级电路的第二输出端，且与所述前级电路的第一输出端绝缘，栅极与所述第一PMOS管的栅极电连接至所述第二飞跨电容的第一端，漏极与所述第一PMOS管的漏极电连接至所述第一飞跨电容的第一端；所述第二NMOS管的衬底和源极电连接至所述前级电路的第一输出端，且与所述前级电路的第二输出端绝缘，栅极与所述第二PMOS管的栅极电连接至所述第一飞跨电容的第一端，漏极与所述第二PMOS管的漏极电连接至所述第二飞跨电容的第一端；所述第一飞跨电容的第二端电连接信号源的正端，所述第二飞跨电容的第二端电连接所述信号源的负端；所述第一PMOS管的衬底和源极，以及所述第二PMOS管的衬底和源极电连接后作为所述单级整流电路的输出端；所述输出电容电连接至所述输出端和地之间。2.根据权利要求1所述的整流器，其特征在于，所述整流器为单级整流器时，所述第一NMOS管的衬底和源极电连接至所述信号源的负端；所述第二NMOS管的衬底和源极电连接至所述信号源的正端。3.根据权利要求1所述的整流器，其特征在于，所述整流器为多级整流器时，所述整流器还包括多级交流升压电路；所述前级电路为所述多级交流升压电路中的末级交流升压电路。4.根据权利要求3所述的整流器，其特征在于，所述多级交流升压电路包括第一级交流升压电路和第二级交流升压电路；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，詹陈长，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44