電路中的大力士 剖析自舉電路原理

自舉電路也叫升壓電路,利用自舉升壓二極管,自舉升壓電容等電子元件,使電容放電電壓和電源電壓疊加,從而使電壓升高.有的電路升高的電壓能達到數倍電源電壓。

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管理員 2021-03-29 19:33

自舉電路也叫升壓電路,利用自舉升壓二極管,自舉升壓電容等電子元件,使電容放電電壓和電源電壓疊加,從而使電壓升高.有的電路升高的電壓能達到數倍電源電壓。

升壓電路原理

舉個簡單的例子:有一個12V的電路,電路中有一個場效應管需要15V的驅動電壓,這個電壓怎么弄出來?就是用自舉。通常用一個電容和一個二極管,電容存儲電壓,二極管防止電流倒灌,頻率較高的時候,自舉電路的電壓就是電路輸入的電壓加上電容上的電壓,起到升壓的作用。

升壓電路只是在實踐中定的名稱,在理論上沒有這個概念。升壓電路主要是在甲乙類單電源互補對稱電路中使用較為普遍。甲乙類單電源互補對稱電路在理論上可以使輸出電壓Vo達到Vcc的一半,但在實際的測試中,輸出電壓遠達不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一個高于Vcc的電壓。所以采用升壓電路來升壓。

開關直流升壓電路(即所謂的boost或者step-up電路)原理

the boost converter,或者叫step-up converter,是一種開關直流升壓電路,它可以是輸出電壓比輸入電壓高。基本電路圖見圖1.

假定那個開關(三極管或者mos管)已經斷開了很長時間,所有的元件都處于理想狀態,電容電壓等于輸入電壓。下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路。

充電過程

在充電過程中,開關閉合(三極管導通),等效電路如圖二,開關(三極管)處用導線代替。這時,輸入電壓流過電感。二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電,所以電感上的電流以一定的比率線性增加,這個比率跟電感大小有關。隨著電感電流增加,電感里儲存了一些能量。

放電過程

如圖,這是當開關斷開(三極管截止)時的等效電路。當開關斷開(三極管截止)時,由于電感的電流 保持特性,流經電感的電流不會馬上變為0,而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。而原來的電路已斷開,于是電感只能通過新電路放電,即電感開始給電容充電, 電容兩端電壓升高,此時電壓已經高于輸入電壓了。升壓完畢。

說起來升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時,電感吸收能量,放電時電感放出能量。如果電容量足夠大,那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個持續的電流。如果這個通斷的過程不斷重復,就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

常用升壓電路

P 溝道高端柵極驅動器

直接式驅動器:適用于最大輸入電壓小于器件的柵- 源極擊穿電壓。

開放式收集器:方法簡單,但是不適用于直接驅動高速電路中的MOSFET。

電平轉換驅動器:適用于高速應用,能夠與常見PWM 控制器無縫式工作。

N 溝道高端柵極驅動器

直接式驅動器:MOSFET最簡單的高端應用,由PWM 控制器或以地為基準的驅動器直接驅動,但它必須滿足下面兩個條件:

1、VCC

2、Vdc

浮動電源柵極驅動器:獨立電源的成本影響是很顯著的。光耦合器相對昂貴,而且帶寬有限,對噪聲敏感。

變壓器耦合式驅動器:在不確定的周期內充分控制柵極,但在某種程度上,限制了開關性能。但是,這是可以改善的,只是電路更復雜了。

電荷泵驅動器:對于開關應用,導通時間往往很長。由于電壓倍增電路的效率低,可能需要更多低電壓級泵。

自舉式驅動器:簡單,廉價,也有局限;例如,占空比和導通時間都受到刷新自舉電容的限制。


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