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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。
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1、mos管自举电路原理
7 U/ w, q" o" _7 m- w/ X+ K3 n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。* l' E% L  h8 a

6 c2 v2 O3 ~' m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。
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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。7 q5 G- B2 R, s* F6 z

& \, A8 R5 ~; C1 a8 ]3 C8 r0 e% {  A3 G8 Y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。
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7 @2 O) U5 i+ V7 N/ K! p' X下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路。
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* g  ?. z; h$ |' V- r$ o( S% H# |: p2、MOS管自举电容工作原理! y0 x0 ^7 C% C
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。' X4 }7 T6 z# O3 \+ K4 Z8 S
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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。6 f9 M8 f2 O3 y: ]3 m
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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。5 v: J# q6 _! i+ q- h6 W

4 x3 b1 n% o% x& o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。
* z9 a# i. |3 T% O1 I5 I' _
) B+ p- ^2 V* e1 g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。
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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。: G6 B8 D- @. z& {& I6 [$ ]. p

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0 ~8 I+ ^! i! b$ K2 L5 f上管关闭下管打开/下管关闭上管打过程中0 g. ?7 a' B  B) c

; J+ `& G! t% |9 \2 c, |- ]mos管自举电路工作原理9 B* G5 c1 w: \# N
升压自举电路原理
& N' I1 s7 Q3 G2 ~9 D+ N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。
8 ]0 |7 m5 F1 k5 M0 S6 C* p3 g. e( N7 \, f: ]
有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。5 f+ w$ B0 Z* g: Q7 _
; H- e9 B0 {$ u) w: ]; o$ L
升压电路原理0 A! Q8 q* h6 _& Z
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。0 n9 R1 @1 ~9 b( E
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基本电路图见图1:% ^3 H+ y- H0 n1 `" S* c# i

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充电过程
* K4 s2 M. Y5 j0 B) z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。
1 ?/ U4 H; ]) F( P: Q) }9 h; \" p, U3 c' b  D6 S2 n
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。; k. K) {( H! R% ~

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1 q+ b3 R: V0 o9 `! u, R放电过程4 A% j. a( l* P& d7 q% ~: H9 k
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。$ Y4 d0 ~3 }) O5 j; k- s
, @$ _/ s5 D6 M7 {) k0 G
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。* _6 `  Z- O' }, e
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8 i5 D# n3 c+ U9 ~  V& I  ^9 y7 F$ k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。% t2 ]5 {1 G' G1 J0 O4 Q
0 B( A8 u9 Y+ a- _; U/ O
8 f, g, S$ J' D" D; \. t  B& o7 H

* ^) u! w5 A/ Y3、常用升压电路
: l3 r' S9 d5 AP 沟道高端栅极驱动器
7 Y) l- ]8 f7 @' |# i! l, ^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。
4 J  M* |. V) h. m4 r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。
, p. r( X6 j. `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。* e4 \) p5 ^1 _( R
' e* h( m/ h" X
N 沟道高端栅极驱动器7 q; T1 k; g' F3 o+ e4 q/ r
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:
6 T" h3 M1 \' G, k! F/ ^VCC<vgs,max< p="">; i2 G1 w2 J- p; c3 t
Vdc<vcc-vgs,miller< p="">
4 h8 M3 Z5 [' {4 G5 {  \; ^/ Z: t2 z8 b
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。' r: ^5 E' |$ I5 ?3 F' A, Y7 m9 v

( m; z: o% q; w) g8 k/ C4 m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。4 A" o" c, b% N' U1 ^
3 @0 w: T1 b5 ]  Y2 C0 l( i2 ^$ o
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。
9 b: g2 p. s* h- G5 \9 V4 C
* P8 ]% c4 z9 f5 T0 ]. m4 O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。# E9 U+ {! Q+ I/ R, Q( y

" j5 P5 a4 h6 \, U# U6 Q7 ^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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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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