《電子技術(shù)應(yīng)用》
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簡(jiǎn)述升壓電路原理
摘要: 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,,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(kāi)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,。
Abstract:
Key words :

 

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,,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(kāi)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。

  升壓電路原理

  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。

  升壓電路只是在實(shí)踐中定的名稱,,在理論上沒(méi)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(kāi)關(guān)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(kāi)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(jiàn)圖1.

  假定那個(gè)開(kāi)關(guān)(三極管或者mos管)已經(jīng)斷開(kāi)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(shuō)明這個(gè)電路。

  充電過(guò)程

  在充電過(guò)程中,,開(kāi)關(guān)閉合(三極管導(dǎo)通),,等效電路如圖二,開(kāi)關(guān)(三極管)處用導(dǎo)線代替,。這時(shí),,輸入電壓流過(guò)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(guò)程

 如圖,,這是當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(三極管截止)時(shí)的等效電路,。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(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(kāi),,于是電感只能通過(guò)新電路放電,,即電感開(kāi)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(shuō)起來(lái)升壓過(guò)程就是一個(gè)電感的能量傳遞過(guò)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(guò)程中保持一個(gè)持續(xù)的電流。如果這個(gè)通斷的過(guò)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(kāi)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(jiàn)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?,?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(kāi)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(kāi)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(wèn)題,。

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