自举电路介绍

     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.有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。

升压电路原理

     举个简单的例子: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,电容存储电压,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。

     升压电路只是在实践中定的名称,在理论上没有这个概念。升压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。其中重要的原因就需要一个高于Vcc的电压。所以采用升压电路来升压。

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。基本电路图见图1.

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。下面要分充电和放电两个部分来说明这个电路。

充电过程

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。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。

 

放电过程

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。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。

 

 

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。

直流电机驱动自举电路是一种常用于驱动电路中的技术,主要用于为高端开关器件(如高端MOSFET)提供足够的驱动电压。 ### 介绍 在直流电机驱动电路中,常常需要控制高端开关管的导通和关断。对于采用N沟道MOSFET作为高端开关的情况,要使MOSFET导通,其栅极电压必须比源极电压高出一定的值(开启电压)。而高端MOSFET的源极电位会随着电机的工作状态而变化,这就需要一个能够跟随源极电位变化且提供足够压差的驱动电压,自举电路就是为解决这一问题而设计的。 ### 原理 自举电路通常由一个自举电容、一个二极管和一些电阻等元件组成。其工作原理基于电容的充电和放电特性。 在电路的初始阶段,低端开关管导通,高端开关管关断。此时,电源通过二极管给自举电容充电,电容两端电压接近电源电压。 当需要导通高端开关管时,低端开关管关断,高端开关管的源极电位上升。由于电容两端电压不能突变,电容上端的电位也随之上升,从而为高端开关管的栅极提供了一个比源极电位高出电容电压的驱动电压,使高端开关管能够可靠导通。 在高端开关管导通期间,自举电容为其栅极提供能量。当高端开关管关断、低端开关管再次导通时,自举电容又会重新充电,为下一次高端开关管的导通做准备。 以下是一个简单的自举电路示例代码(这里用伪代码表示其工作逻辑): ```python # 模拟低端开关管和高端开关管的状态 LOW_SWITCH = False HIGH_SWITCH = False # 模拟自举电容电压 BOOT_CAP_VOLTAGE = 0 # 模拟电源电压 POWER_VOLTAGE = 12 # 模拟充电过程 def charge_boot_cap(): global BOOT_CAP_VOLTAGE BOOT_CAP_VOLTAGE = POWER_VOLTAGE # 模拟低端开关管导通 def low_switch_on(): global LOW_SWITCH LOW_SWITCH = True charge_boot_cap() # 模拟低端开关管关断 def low_switch_off(): global LOW_SWITCH LOW_SWITCH = False # 模拟高端开关管导通 def high_switch_on(): global HIGH_SWITCH if BOOT_CAP_VOLTAGE > 0: HIGH_SWITCH = True # 模拟高端开关管关断 def high_switch_off(): global HIGH_SWITCH HIGH_SWITCH = False # 模拟电路工作过程 low_switch_on() print(f"低端开关管导通,自举电容电压: {BOOT_CAP_VOLTAGE}V") low_switch_off() high_switch_on() print(f"高端开关管导通,自举电容电压为高端开关管提供驱动") high_switch_off() ```
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