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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。" n! [" s/ m9 |

8 Y# F* i! _, N0 j5 f2 q1、mos管自举电路原理
% v+ O- \0 u! m: n+ A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。
4 E9 i4 Y; L$ S8 E; Y( D( o
, W, @) F9 ?; H# p- i; ^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。
9 c  q; a" {7 t; `9 Y9 Q. P% v* f2 F9 d5 |' P6 p7 E  P1 s9 B
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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8 g6 _& F* I' \  t3 |. ]! C8 W, E' B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。
% T  c. O, U; @; c8 F( _
' I1 G8 E3 s1 g% u8 T6 [! G2 D下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路。! U$ y! [0 K" o# x. r8 i7 e+ E; D9 C6 ~

) m# y! v/ w0 @+ ~2、MOS管自举电容工作原理( u1 K* y8 q6 u( v+ s8 w) Z2 ], b
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。! W6 S  W9 b3 X7 C% K# ]- ?' q
& k1 }. |: F! H9 E& C
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。
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! J5 ^1 W  X% q9 Z, ~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。$ M- r" F  {5 n0 B* }$ z  `9 ]
6 x' a" \- X/ }; X! Q
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。- V% M7 ~& g! y9 `7 ]4 l

: U( n$ E& d+ c* [' D$ J) R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。
% K- o! E. p) D$ [, j% k% D/ L+ e* s8 m
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。8 t$ S5 U) n7 j' m2 j/ ?

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上管关闭下管打开/下管关闭上管打过程中; j4 W+ g, r) q& M  ^
; }( @- y! M9 `, ?
mos管自举电路工作原理
7 Z5 E7 j6 W3 X% c' `8 {: y升压自举电路原理
# `, d  m" k: W$ w% ~9 r  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。
6 ?( n& k+ t( m. g# Y" U: K) V; m4 q
有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。
6 Y% C, L! x, p. U% x# M- ~2 D/ d: e* p9 A" G
升压电路原理* C' p5 `) D( B4 j4 V; w
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 M. T( y/ G! w- l' W% S
9 H; ?% X7 a6 W基本电路图见图1:
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: z* b# I' {+ r) Y
0 d0 q5 U: O9 R! j% o; x  T/ r, W
充电过程
+ D: T* N; S* B# R/ I% C2 O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。
& Y+ _, u. I, o
: k! B3 Z" X5 q9 o" R7 g/ b2 \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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放电过程3 _0 }) V& L7 F. Y2 H$ [
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。
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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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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。
6 O* r- Y  _% v+ D) g: |3 b  e% b9 x  [0 k' C' u8 E

9 B( Y& y; N3 k6 w4 r. D. \" Y1 \; X0 J) w% U2 n
3、常用升压电路
$ |. H6 `2 _9 b" T  JP 沟道高端栅极驱动器
; H$ T+ [, L  H- x! u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。% S4 Z) I& o0 ]& W0 d- A# D7 }
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。% f0 I2 G# x3 ~2 c! V
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。" A# E1 o5 T6 w! Q
2 O, G3 _* l3 \5 n0 B; k3 R0 O0 d7 Y
N 沟道高端栅极驱动器
1 d6 S$ |8 |/ Y4 P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 p. }) d$ Q; O+ T
VCC<vgs,max< p="">
8 d) I5 M; }' r! ]. A. g! NVdc<vcc-vgs,miller< p="">2 P" O# x% W. U$ i5 u3 H. p. p
$ ?1 ^5 N8 d4 I8 X. \4 c
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。
, M4 U5 o. M; |; U1 g1 [" c' _& `+ A' U9 c0 F
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。
7 B' k: P9 {9 x9 |+ l8 M; g& W( b- U3 r" P
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。' v* d1 }6 M7 G, H" T+ V+ k
) ~! A& `; D: h7 l- w) Q
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。) x3 F( r3 o, }. y

- a# P' t( K% R& m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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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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