【收藏】使用自供电运算放大器创建低泄漏整流器-KIA MOS管
信息来源：本站 日期：2022-04-02
用一只精心挑选的运放、一个低阈值的P沟道MOSFET,以及两只反馈电阻，就可以做出一个正向压降小于二极管的整流电路（图1）。
整流后的输出电压为有源电路供电，因此不需要额外的电源。电路的静态电流低于大多数肖特基二极管的反向泄漏电流。本电路可在压降低至0.8V时提供有源整流。在更低电压下，MOSFET的体二极管变成为一个普通二极管。
图1,电路模拟了一个整流器，但其正向压降只有40mV或更低。电路的反向泄漏小于肖特基二极管。
当输入与输出电压之间有正电压时，运放电路使MOSFET导通，如下式：
VGATE=VOUT-（R2/R1）（VIN-VOUT），
其中，VGATE是MOSFET的栅极驱动电压，VIN为输入电压，VOUT为输出电压。
输入与输出电压可以转换为MOSFET的漏源电压和栅源电压，如下式：
VDS=VIN-VOUT,且VGS=VGATE-VOUT,
其中，VDS为漏源电压，VGS为栅源电压。
将这些式子结合起来，可得到MOSFET栅极驱动电压是漏源电压的函数：
VGS=-（R2/R1）VDS,
如果使R2为R1的12倍，则MOSFET漏源电压上的一个40mV压降就足够以小的漏极电流使MOSFET导通（图2）。
选择更高的比率可以进一步减小压降，使之处于运放的6mV最差输入偏移电压极限范围内。运放由输出储能电容C1供电。放大器有轨至轨的输入和输出，当在接近电源轨处工作时没有相位逆转问题。
放大器的工作电压低至0.8V.运放的非反相端直接连接到VDD轨，放大器的输出连接到MOSFET的栅极。电路在100Hz正弦波的有源整流时，耗电略高于1μA,泄漏电流小于大多数肖特基二极管。BSH205在0.8V的栅源电压下，支持毫安级的电流。
图2,正弦波输入（黄色）下的电路输出（绿色），表明只有当输入-输出压差小于40mV时，FET的栅极电压（蓝色）才下降。
运放带宽限制了电路用于较低频率的信号。在带宽大于500Hz时，放大器的增益开始下降。随着信号频率的升高，MOSFET一直保持关断，而MOSFET的体二极管代替完成整流功能。快速下降时间的输入有可能从MOSFET拉出反向电流。
不过对于小电流，MOSFET都工作在低于阈值的范围内。由于在低于阈值的范围内，栅源电压对漏源电流有指数关系，放大器会快速关断。限制因素是放大器1.5V/ms 的转换速率。只要电路负载不要太重，致使MOSFET进入其线性区间，则反向电流就不会超过正向电流。
本电路可以用于微功率的太阳能应用（图3）。根据光线的强弱，BPW34电池芯可发电0.8V~1.5V的10μA~30μA.有源二极管电路可在光线快速变化的情况下，对获取的峰值电压做整流，而对电池芯的反向泄漏最低。
图3,这个有源整流电路可以用于太阳能电池给电容的充电。整流器的压降小，当没有光照时能保护电池芯不受反向电流冲击。
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