[發明專利]無需附加補償電路的具有閾值電壓補償的交流直流轉換器

有效

• 申請號: 201711445807.6
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108092528B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 王偉印;王永流;李榮信
• 申請（專利權）人: 華大半導體有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的;張東梅

1.一種無需附加補償電路的具有閾值電壓補償的交流直流轉換器，包括n個整流放大級(T1，T2，…，Tn)，n為大于1的整數，所述n個整流放大級的電壓依次升高或依次降低，每個整流放大級(T1，T2，…，Tn)各包括一個電容(C1，C2，…，Cn)和一個二極管(M1，M2，…，Mn)；

如果當前整流放大級的二極管是二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(M1，M2，…，Mn)，則所述nMOSFET(M1，M2，…，Mn)的襯底連接到第一補償節點，所述第一補償節點為比當前整流放大級的電壓高的整流放大級中的電容與二極管之間的節點；

如果當前整流放大級的二極管是二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(M1，M2，…，Mn)，則所述pMOSFET(M1，M2，…，Mn)的襯底連接到第二補償節點，所述第二補償節點為比當前整流放大級的電壓低的整流放大級中的電容與二極管之間的節點；

其中當n個整流放大級(T1，T2，…，Tn)的電壓依次升高時，則n個整流放大級(T1，T2，…，Tn)中的前p個整流放大級(T1，T2，…，Tp)的二極管是二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(M1，M2，…，Mp)并且后m個整流放大級(T1，T2，…，Tm)的二極管是二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(M1，M2，…，Mm)，并且當n個整流放大級(T1，T2，…，Tn)的電壓依次降低時，則n個整流放大級(T1，T2，…，Tn)中的前p個整流放大級(T1，T2，…，Tp)的二極管是二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(M1，M2，…，Mp)并且后m個整流放大級(T1，T2，…，Tm)的二極管是二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(M1，M2，…，Mn)，其中1≤p<n且p為正整數，并且1≤m<n且m為正整數。

2.根據權利要求1所述的交流直流轉換器，其中n個整流放大級的電壓依次升高，并且第1個至第n-m個整流放大級(T1，T2，…，Tn-m)各包括一個電容(C1，C2，…，Cn-m)和一個n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(M1，M2，…，Mn-m)并且第n-m+1個至第n個整流放大級(Tn-m+1，Tn-m+2，…，Tn)各包括一個電容(Cn-m+1，Cn-m+2，…，Cn)和一個p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mn-m+1，Mn-m+2，…，Mn)，并且第n個整流放大級(Tn)的電容(Cn)的電壓為直流輸出電壓(DCOUT)，其中n為大于2的整數，并且其中所有nMOSFET(M1，M2，…，Mn-m)的柵極(G)和漏極(D)連接以形成所述二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(M1，M2，…，Mn-m)的正極，并且其源極(S)形成所述二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(M1，M2，…，Mn-m)的負極，并且其中所有pMOSFET(Mn-m+1，Mn-m+2，…，Mn)的柵極(G)和漏極(D)連接以形成所述二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mn-m+1，Mn-m+2，…，Mn)的負極，并且其源極(S)形成所述二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mn-m+1，Mn-m+2，…，Mn)的正極；

其中對于第i個整流放大級(Ti),有下列連接關系成立，其中1≤i≤n-m且i為整數并且1≤k≤m且k為整數：

a.當i為奇數時，第i個整流放大級(Ti)的電容(Ci)的一端與交流輸入電壓(ACIN)連接，另一端與第i個整流放大級(Ti)的二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(Mi)的負極連接，并且當i為偶數時，第i個整流放大級(Ti)的電容(Ci)的一端與地(GND)連接，另一端與第i個整流放大級(Ti)的二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(Mi)的負極連接；

b.第i個整流放大級(Ti)的二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(Mi)的負極與第i+1個整流放大級(Ti+1)的二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(Mi+1)或p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mi+1)的正極連接，其中第1個整流放大級(T1)的二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(M1)的正極與地(GND)連接；以及

c.第i個整流放大級(Ti)的nMOSFET(Mi)的襯底(B)與第i+k個整流放大級(Ti+k)的二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(Mi+k)或p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mi+k)的負極連接，使得第i個整流放大級(Ti)的nMOSFET(Mi)的閾值電壓降低；

其中對于第j個整流放大級(Tj),有下列連接關系成立，其中n-m+1≤j≤n且j為整數并且1≤k≤m且k為整數：

a.當j為奇數時，第j個整流放大級(Tj)的電容(Cj)的一端與交流輸入電壓(ACIN)連接，另一端與第i個整流放大級(Tj)的二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mj)的負極連接，并且當j為偶數時，第j個整流放大級(Tj)的電容(Cj)的一端與地(GND)連接，另一端與第j個整流放大級(Tj)的二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mj)的負極連接；

b.第j個整流放大級(Tj)的二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mj)的負極與第j+1個整流放大級(Tj+1)的二極管連接的p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mj+1)的正極連接；以及

c.第j個整流放大級(Tj)的pMOSFET(Mj)的襯底(B)與第j-k個整流放大級(Tj-k)的二極管連接的n型金屬氧化物半導體場效應晶體管nMOSFET(Mj-k)或p型金屬氧化物半導體場效應晶體管pMOSFET(Mj-k)負極連接，使得第j個整流放大級(Tj)的pMOSFET(Mj)的閾值電壓降低。