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簡(jiǎn)述升壓電路原理

作者: 時(shí)間:2013-05-16 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

自舉電路也叫,利用自舉升壓二極管,自舉升壓電容等電子元件,自舉電路包括:輸出晶體管、設(shè)置在輸出晶體管的柵極和源極之間的自舉電容器、電源以及執(zhí)行從電源到晶體管的柵極的供電接通/ 斷開控制的電路。獨(dú)立于晶體管的閾值電壓,將自舉效應(yīng)之前的初始電壓設(shè)為電源的電勢(shì)。因此,取決于晶體管的閾值電壓的變化不會(huì)影響由于自舉效應(yīng)引起的晶體管的源極輸出的上升或下降。

  

  舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子:有一個(gè)12V的電路,電路中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管需要15V的驅(qū)動(dòng)電壓,這個(gè)電壓怎么弄出來(lái)?就是用自舉。通常用一個(gè)電容和一個(gè)二極管,電容存儲(chǔ)電壓,二極管防止電流倒灌,頻率較高的時(shí)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。

  只是在實(shí)踐中定的名稱,在理論上沒有這個(gè)概念。升壓電路主要是在甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路中使用較為普遍。甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路在理論上可以使輸出電壓Vo達(dá)到Vcc的一半,但在實(shí)際的測(cè)試中,輸出電壓遠(yuǎn)達(dá)不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一個(gè)高于Vcc的電壓。所以采用升壓電路來(lái)升壓。

  開關(guān)直流升壓電路(即所謂的boost或者step-up電路)

  the boost converter,或者叫step-up converter,是一種開關(guān)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(gè)開關(guān)(三極管或者mos管)已經(jīng)斷開了很長(zhǎng)時(shí)間,所有的元件都處于理想狀態(tài),電容電壓等于輸入電壓。下面要分充電和放電兩個(gè)部分來(lái)說明這個(gè)電路。

  充電過程

  在充電過程中,開關(guān)閉合(三極管導(dǎo)通),等效電路如圖二,開關(guān)(三極管)處用導(dǎo)線代替。這時(shí),輸入電壓流過電感。二極管防止電容對(duì)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(gè)比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加,電感里儲(chǔ)存了一些能量。

  放電過程

 如圖,這是當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí)的等效電路。當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí),由于電感的電流 保持特性,流經(jīng)電感的電流不會(huì)馬上變?yōu)?,而是緩慢的由充電完畢時(shí)的值變?yōu)?。而原來(lái)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(shí)電壓已經(jīng)高于輸入電壓了。升壓完畢。

  說起來(lái)升壓過程就是一個(gè)電感的能量傳遞過程。充電時(shí),電感吸收能量,放電時(shí)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(gè)持續(xù)的電流。如果這個(gè)通斷的過程不斷重復(fù),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(qū)動(dòng)器

  直接式驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)單,但是不適用于直接驅(qū)動(dòng)高速電路中的MOSFET。

  電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)器:適用于高速應(yīng)用,能夠與常見PWM 控制器無(wú)縫式工作。

  N 溝道高端柵極驅(qū)動(dòng)器

  直接式驅(qū)動(dòng)器:MOSFET最簡(jiǎn)單的高端應(yīng)用,由PWM 控制器或以地為基準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng),但它必須滿足下面兩個(gè)條件:

  1、VCC

  2、Vdc

  浮動(dòng)電源柵極驅(qū)動(dòng)器:獨(dú)立電源的成本影響是很顯著的。光耦合器相對(duì)昂貴,而且?guī)捰邢蓿瑢?duì)噪聲敏感。

  變壓器耦合式驅(qū)動(dòng)器:在不確定的周期內(nèi)充分控制柵極,但在某種程度上,限制了開關(guān)性能。但是,這是可以改善的,只是電路更復(fù)雜了。

  電荷泵驅(qū)動(dòng)器:對(duì)于開關(guān)應(yīng)用,導(dǎo)通時(shí)間往往很長(zhǎng)。由于電壓倍增電路的效率低,可能需要更多低電壓級(jí)泵。

  自舉式驅(qū)動(dòng)器:簡(jiǎn)單,廉價(jià),也有局限;例如,占空比和導(dǎo)通時(shí)間都受到刷新自舉電容的限制。需要電平轉(zhuǎn)換,以及帶來(lái)的相關(guān)問題。



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