自舉電路中電路升高的電壓如何達到電源電壓數(shù)倍

自舉電路也叫升壓電路" target="_blank">升壓電路，是利用自舉升壓二極管，自舉升壓電容等電子元件，使電容放電電壓和電源電壓疊加，從而使電壓升高，有的電路升高的電壓能達到數(shù)倍電源電壓。

1、MOS管自舉電路原理

在EDA365電子論壇上看過這個簡單的例子：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，電容存儲電荷，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。

自舉電路只是在實踐中定的名稱，在理論上沒有這個概念。自舉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。所以采用自舉電路來升壓。常用自舉電路(摘自fairchild，使用說明書AN-6076《供高電壓柵極驅(qū)動器IC 使用的自舉電路的設(shè)計和使用準(zhǔn)則》)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。

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。

2、MOS管自舉電容工作原理

自舉電容，內(nèi)部高端MOS需要得到高出IC的VCC的電壓，通過自舉電路升壓得到，比VCC高的電壓，否則，高端MOS無法驅(qū)動。

自舉是指通過開關(guān)電源MOS管和電容組成的升壓電路，通過電源對電容充電致其電壓高于VCC。最簡單的自舉電路由一個電容構(gòu)成，為了防止升高后的電壓回灌到原始的輸入電壓，會加一個Diode。

自舉的好處在于利用電容兩端電壓不能突變的特性來升高電壓。

舉個例子來說，如果MOS的Drink極電壓為12V，Source極電壓原為0V，Gate極驅(qū)動電壓也為12V，那么當(dāng)MOS在導(dǎo)通瞬間，Soure極電壓會升高為Drink減壓減去一個很小的導(dǎo)通壓降，那么Vgs電壓會接近于0V，MOS在導(dǎo)通瞬間后又會關(guān)斷，再導(dǎo)通，再關(guān)斷。

如此下去，長時間在MOS的Drink極與Source間通過的是一個N倍于工作頻率的高頻脈沖，這樣的脈沖尖峰在MOS上會產(chǎn)生過大的電壓應(yīng)力，很快MOS管會被損壞。

如果在MOS的Gate與Source間接入一個小電容，在MOS未導(dǎo)通時給電容充電，在MOS導(dǎo)通，Source電壓升高后，自動將Gate極電壓升高，便可使MOS保持繼續(xù)導(dǎo)通。

上管關(guān)閉下管打開/下管關(guān)閉上管打過程中

mos管自舉電路工作原理

升壓自舉電路原理

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，使電容放電電壓和電源電壓疊加，從而使電壓升高。

有的電路升高的電壓能達到數(shù)倍電源電壓。

升壓電路原理

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。

基本電路圖見圖1：

充電過程

在充電過程中，開關(guān)閉合(三極管導(dǎo)通)，等效電路如圖二，開關(guān)(三極管)處用導(dǎo)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(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時的等效電路。當(dāng)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(fù)，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

3、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(zhǔn)的驅(qū)動器直接驅(qū)動，但它必須滿足下面兩個條件：

VCC

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?

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(fù)雜了。

電荷泵驅(qū)動器：對于開關(guān)應(yīng)用，導(dǎo)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(dǎo)通時間都受到刷新自舉電容的限制。