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电路中的自举电路到底有什么作用?

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发表于 2021-12-17 10:52 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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自举电路也叫升压电路,是利用自举升压二极管,自举升压电容等电子元件,使电容放电电压和电源电压叠加,从而使电压升高,有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。
5 C9 w" ]$ K9 o
+ `) [4 Q  s# W0 Q; s9 b6 m5 ^9 \1、mos管自举电路原理
: Z% w& s, k) ?5 L0 b4 a2 M在EDA365电子论坛上看过这个简单的例子:有一个12V的电路,电路中有一个场效应管需要15V的驱动电压,这个电压怎么弄出来?就是用自举。通常用一个电容和一个二极管,电容存储电荷,二极管防止电流倒灌,频率较高的时候,自举电路的电压就是电路输入的电压加上电容上的电压,起到升压的作用。2 n6 }  |7 g/ P6 I& t3 u! j
" l9 v* f: J( p7 d
自举电路只是在实践中定的名称,在理论上没有这个概念。自举电路主要是在甲乙类单电源互补对称电路中使用较为普遍。甲乙类单电源互补对称电路在理论上可以使输出电压Vo达到Vcc的一半,但在实际的测试中,输出电压远达不到Vcc的一半。
+ z( K4 [+ b- y4 I( n8 ?( W
+ r7 a5 P( [, n3 d3 q其中重要的原因就需要一个高于Vcc的电压。所以采用自举电路来升压。常用自举电路(摘自fairchild,使用说明书AN-6076《供高电压栅极驱动器IC 使用的自举电路的设计和使用准则》)the boost converter,或者叫step-up converter,是一种开关直流升压电路,它可以是输出电压比输入电压高。
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: ^& t2 @7 i3 Q1 i  O; W假定那个开关(三极管或者mos管)已经断开了很长时间,所有的元件都处于理想状态,电容电压等于输入电压。* i5 B- ?1 K% s: C6 E6 C4 j: K6 `5 u, D: l

1 u7 `3 a& l6 f, s) {# g6 b下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路。
" a, q% N, h- ~) o6 _% z6 O3 o6 f* W# y4 ]' W6 e# G
2、MOS管自举电容工作原理( V4 p3 B8 h0 Q7 E3 h
自举电容,内部高端MOS需要得到高出IC的VCC的电压,通过自举电路升压得到,比VCC高的电压,否则,高端MOS无法驱动。5 t' w0 N5 ]& {" C: A& y) v. w
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自举是指通过开关电源MOS管和电容组成的升压电路,通过电源对电容充电致其电压高于VCC。最简单的自举电路由一个电容构成,为了防止升高后的电压回灌到原始的输入电压,会加一个Diode。
( }$ L) A% }' T- g' g: r6 ?
4 Q; Z* H4 S9 P/ s7 P自举的好处在于利用电容两端电压不能突变的特性来升高电压。
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  ?$ m* X9 U& E, n举个例子来说,如果MOS的Drink极电压为12V,Source极电压原为0V,Gate极驱动电压也为12V,那么当MOS在导通瞬间,Soure极电压会升高为Drink减压减去一个很小的导通压降,那么Vgs电压会接近于0V,MOS在导通瞬间后又会关断,再导通,再关断。) i$ E& _, q1 R6 z! q8 @% t
0 E! y: K: s- X/ [
如此下去,长时间在MOS的Drink极与Source间通过的是一个N倍于工作频率的高频脉冲,这样的脉冲尖峰在MOS上会产生过大的电压应力,很快MOS管会被损坏。
2 L8 a' V4 \2 H1 X4 v9 f# R6 [, E) d7 b" G! b/ b+ ]0 P0 J
如果在MOS的Gate与Source间接入一个小电容,在MOS未导通时给电容充电,在MOS导通,Source电压升高后,自动将Gate极电压升高,便可使MOS保持继续导通。
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6 t# Y& ]! A! _上管关闭下管打开/下管关闭上管打过程中3 x8 x$ l: i# @! [$ {# T
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mos管自举电路工作原理: Z/ n$ |& b) c! [3 f) O" A8 I
升压自举电路原理
9 a2 H, }( k! Y. o自举电路也叫升压电路,利用自举升压二极管,自举升压电容等电子元件,使电容放电电压和电源电压叠加,从而使电压升高。
/ r5 P( d+ U; y/ X1 n0 ?
0 y* L! r6 {( W2 G8 M! P) [有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。
& G9 B+ c+ R' t, k9 R5 w
8 _% h0 W  H8 d! k$ p+ M, a( X升压电路原理$ |7 J$ F* T$ E2 R2 y0 N
开关直流升压电路(即所谓的boost或者step-up电路)原理the boost converter,或者叫step-up converter,是一种开关直流升压电路,它可以是输出电压比输入电压高。7 d9 k" s" c$ V8 W) M

4 I. R  H. x+ h- c3 Z5 ]基本电路图见图1:
! T8 A' m9 w7 M. ?& P' R: t3 n3 H
: h' B7 Z; \+ M: ]

, l( Z" N6 _: a# E8 n) }/ u/ G$ |+ A4 [( e! g
充电过程% |! d( V3 N  v
在充电过程中,开关闭合(三极管导通),等效电路如图二,开关(三极管)处用导线代替。2 q8 `9 Q/ Q. Q
  n, d! L  }4 r8 Q; i
这时,输入电压流过电感,二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电,所以电感上的电流以一定的比率线性增加,这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加,电感里储存了一些能量。
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5 [! d! E  o- F6 r1 p2 F7 e4 p5 H) q6 _
放电过程
4 K  N" o4 z3 @, x1 M2 x. [" ^6 Q如图,这是当开关断开(三极管截止)时的等效电路。当开关断开(三极管截止)时,由于电感的电流 保持特性,流经电感的电流不会马上变为0,而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。, G! ]& J+ C' L0 k$ M( O
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而原来的电路已断开,于是电感只能通过新电路放电,即电感开始给电容充电, 电容两端电压升高,此时电压已经高于输入电压了,升压完毕。
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3 j8 I+ e7 z' f0 X6 S, ?/ B0 L; w4 N7 K* c9 ^
说起来升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时,电感吸收能量,放电时电感放出能量。如果电容量足够大,那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复,就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。& n0 ~# Z) S; e5 I2 l# Y

& e* {0 _, d( Y

' U' C- ~( x2 C. B) K" |
8 ?4 F' G. o2 {: Q3、常用升压电路, x+ K* o, m5 o* h
P 沟道高端栅极驱动器
1 v4 `! t( q' Q& v' ]直接式驱动器:适用于最大输入电压小于器件的栅- 源极击穿电压。
6 t4 z# l; W9 e1 y% k开放式收集器:方法简单,但是不适用于直接驱动高速电路中的MOSFET。) A0 d8 _1 y4 C" s
电平转换驱动器:适用于高速应用,能够与常见PWM 控制器无缝式工作。
4 y0 H  j, {7 ^* \( x) }6 b, S* \) J4 }4 K
N 沟道高端栅极驱动器+ k8 f2 N! [, B1 a' L
直接式驱动器:MOSFET最简单的高端应用,由PWM 控制器或以地为基准的驱动器直接驱动,但它必须满足下面两个条件:1 x1 x- L5 ~  u$ Q7 f
VCC<vgs,max< p="">
5 ~4 r1 W! S" h+ }2 BVdc<vcc-vgs,miller< p="">
& S8 ]0 K/ G7 b. P
7 @  ^  m" S5 B7 I7 Z, E浮动电源栅极驱动器:独立电源的成本影响是很显著的。光合器相对昂贵,而且带宽有限,对噪声敏感。9 E. F, b6 w- V$ D8 w+ `

7 P, a4 |0 G5 o& X3 h变压器耦合式驱动器:在不确定的周期内充分控制栅极,但在某种程度上,限制了开关性能。但是,这是可以改善的,只是电路更复杂了。& G" q7 H. v9 p* S9 B6 f- J

0 Z2 C8 S* v% w8 V电荷泵驱动器:对于开关应用,导通时间往往很长。由于电压倍增电路的效率低,可能需要更多低电压级泵。; R3 J; i" U' O. r' a( {6 p4 x8 X
* S7 w4 }6 I5 z( `% a) ^- p
自举式驱动器:简单,廉价,也有局限;例如,占空比和导通时间都受到刷新自举电容的限制。+ C( B9 O* P- f- p# k8 x; F2 B
  Z8 G* _, L+ a+ ^3 z/ t) D9 V
虽然说自举电路在理论中是不存在的,但是实践中却应用颇广,所以想要做一名电路高手,必须得了解和掌握自举电路的知识点,今天的分享就先到这里啦,还想了解什么,可以留言给我们哦~
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; n2 ?0 z9 F% g! P% f  p: ~# R- {

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该用户从未签到

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发表于 2021-12-17 11:14 | 只看该作者
就是自举升压

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3#
发表于 2021-12-17 11:15 | 只看该作者
mos管自举是为了防止电压反灌

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4#
发表于 2021-12-17 11:16 | 只看该作者
自举原理是利用电容两端电压不能突变的特性来升高电压

该用户从未签到

5#
发表于 2021-12-17 11:17 | 只看该作者
有自举驱动器,非常便宜
  • TA的每日心情
    开心
    2022-1-24 15:10
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    6#
    发表于 2021-12-17 19:25 | 只看该作者
    自举电路说白了就是升压

    该用户从未签到

    7#
    发表于 2021-12-21 18:26 | 只看该作者
    自举式驱动器很便宜
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