《電子技術(shù)應(yīng)用》
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簡述升壓電路原理
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/ 斷開控制的電路。獨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。因此,取決于晶體管的閾值電壓的變化不會影響由于自舉效應(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/ 斷開控制的電路。獨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。因此,取決于晶體管的閾值電壓的變化不會影響由于自舉效應(yīng)引起的晶體管的源極輸出的上升或下降。

  升壓電路原理

  舉個簡單的例子:有一個12V的電路,電路中有一個場效應(yīng)管需要15V的驅(qū)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(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,是一種開關(guān)直流升壓電路,它可以是輸出電壓比輸入電壓高?;倦娐穲D見圖1.

  假定那個開關(guān)(三極管或者mos管)已經(jīng)斷開了很長時間,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部分來說明這個電路。

  充電過程

  在充電過程中,開關(guān)閉合(三極管導通),等效電路如圖二,開關(guān)(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(guān)。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(guān)斷開(三極管截止)時的等效電路。當開關(guān)斷開(三極管截止)時,由于電感的電流 保持特性,流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?,而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)?。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(jīng)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(xù)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(qū)動器

  直接式驅(qū)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(qū)動高速電路中的MOSFET。

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

  N 溝道高端柵極驅(qū)動器

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

  1、VCC

  2、Vdc

  浮動電源柵極驅(qū)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?guī)捰邢?,對噪聲敏感?/p>

  變壓器耦合式驅(qū)動器: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,只是電路更復雜了。

  電荷泵驅(qū)動器:對于開關(guān)應(yīng)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(qū)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。需要電平轉(zhuǎn)換,以及帶來的相關(guān)問題。

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