MOS管自舉電路工作原理及升壓自舉電路結(jié)構(gòu)圖-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2018-08-28
自舉電路也叫升壓電路,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(dá)到數(shù)倍電源電壓。
舉個(gè)簡單的例子:有一個(gè)12V的電路,電路中有一個(gè)場效應(yīng)管需要15V的驅(qū)動(dòng)電壓,這個(gè)電壓怎么弄出來?就是用自舉。通常用一個(gè)電容和一個(gè)二極管,電容存儲(chǔ)電荷,二極管防止電流倒灌,頻率較高的時(shí)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(shí)踐中定的名稱,在理論上沒有這個(gè)概念。自舉電路主要是在甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路中使用較為普遍。甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路在理論上可以使輸出電壓Vo達(dá)到Vcc的一半,但在實(shí)際的測試中,輸出電壓遠(yuǎn)達(dá)不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一個(gè)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(dòng)器IC 使用的自舉電路的設(shè)計(jì)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(gè)開關(guān)(三極管或者mos管)已經(jīng)斷開了很長時(shí)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(gè)部分來說明這個(gè)電路。
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(dòng)。
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(duì)電容充電致其電壓高于VCC。最簡單的自舉電路由一個(gè)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(huì)加一個(gè)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(gè)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(dòng)電壓也為12V,那么當(dāng)MOS在導(dǎo)通瞬間,Soure極電壓會(huì)升高為Drink減壓減去一個(gè)很小的導(dǎo)通壓降,那么Vgs電壓會(huì)接近于0V,MOS在導(dǎo)通瞬間后又會(huì)關(guān)斷,再導(dǎo)通,再關(guān)斷。如此下去,長時(shí)間在MOS的Drink極與Source間通過的是一個(gè)N倍于工作頻率的高頻脈沖,這樣的脈沖尖峰在MOS上會(huì)產(chǎn)生過大的電壓應(yīng)力,很快MOS管會(huì)被損壞。如果在MOS的Gate與Source間接入一個(gè)小電容,在MOS未導(dǎo)通時(shí)給電容充電,在MOS導(dǎo)通,Source電壓升高后,自動(dòng)將Gate極電壓升高,便可使MOS保持繼續(xù)導(dǎo)通。
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(dá)到數(shù)倍電源電壓。
舉個(gè)簡單的例子:有一個(gè)12V的電路,電路中有一個(gè)場效應(yīng)管需要15V的驅(qū)動(dòng)電壓,這個(gè)電壓怎么弄出來?就是用自舉。通常用一個(gè)電容和一個(gè)二極管,電容存儲(chǔ)電壓,二極管防止電流倒灌,頻率較高的時(shí)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。
升壓電路只是在實(shí)踐中定的名稱,在理論上沒有這個(gè)概念。升壓電路主要是在甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路中使用較為普遍。甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路在理論上可以使輸出電壓Vo達(dá)到Vcc的一半,但在實(shí)際的測試中,輸出電壓遠(yuǎn)達(dá)不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一個(gè)高于Vcc的電壓。所以采用升壓電路來升壓。
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?;倦娐穲D見圖1.
假定那個(gè)開關(guān)(三極管或者mos管)已經(jīng)斷開了很長時(shí)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(gè)部分來說明這個(gè)電路。
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(shí),輸入電壓流過電感。二極管防止電容對(duì)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(gè)比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加,電感里儲(chǔ)存了一些能量。
如圖,這是當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí)的等效電路。當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí),由于電感的電流 保持特性,流經(jīng)電感的電流不會(huì)馬上變?yōu)?,而是緩慢的由充電完畢時(shí)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(shí)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(gè)電感的能量傳遞過程。充電時(shí),電感吸收能量,放電時(shí)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(gè)持續(xù)的電流。如果這個(gè)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。
常用升壓電路
直接式驅(qū)動(dòng)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(dòng)高速電路中的MOSFET。
電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)器:適用于高速應(yīng)用,能夠與常見PWM 控制器無縫式工作。
直接式驅(qū)動(dòng)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(dòng)器直接驅(qū)動(dòng),但它必須滿足下面兩個(gè)條件:
1、VCC
2、Vdc
浮動(dòng)電源柵極驅(qū)動(dòng)器:獨(dú)立電源的成本影響是很顯著的。光耦合器相對(duì)昂貴,而且?guī)捰邢?,?duì)噪聲敏感。
變壓器耦合式驅(qū)動(dòng)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(dòng)器:對(duì)于開關(guān)應(yīng)用,導(dǎo)通時(shí)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(jí)泵。
自舉式驅(qū)動(dòng)器:簡單,廉價(jià),也有局限;例如,占空比和導(dǎo)通時(shí)間都受到刷新自舉電容的限制。
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