升压电路充放电原理

strongerHuang 2021-03-07 00:00 1392浏览 0评论 0点赞

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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。

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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step-up电路，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。

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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。

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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。

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自举电路的作用

自举电路的作用是提高电压，就是利用反馈电阻上的电压升高来抬高所需电路的电压，而不是用偏置电阻，直接从电源降压。

所需的电压，在电路中如果相位相同，称为正反馈电路，起加大输出作用，例如功率放大电路就是一个自举电路。

自举电路在电器设备用途很广，例如音响、电视、机场扫描设备等等，在220V变频调速器、工业级开关电源、 400w微机开关电源、复印机电源上也都有它的身影。

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strongerHuang 作者黄工，高级嵌入式软件工程师，分享嵌入式软硬件、物联网、单片机、开发工具、电子等内容。

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