秒懂電容自舉電路

2021-10-24 12:48:05 字數 1596 閱讀 7782

兩端電壓指的是電容一邊相對另一邊的電壓,我們知道電壓本身就是個參考值(一般認定參考gnd,認定gnd點平為0v)。

不能突變則指電容兩端電壓變化時,必然需要1個大於0s的時間。根據電容的公式i=c*du/dt,得知,du/dt=i/c,故電容兩端電壓從0公升到vdd時,取決於電流和電容的比值。容值一定時,電流越大,電壓上公升的越快。電流一定時,容值越小,電壓上公升的越快。

簡單的自舉電容模型?

假如,只有個6v的電源,但是我們想輸出12v的電壓,相對簡單的方法就是應用自舉電路,如下圖中的電路,(認為器件均為理想模型),二極體d1和電容c1就構建了自舉電路。

1.a狀態為預設狀態,此時開關a閉合,開關b斷開,q1導通,c1負極與地導通,電流從電源vdd出發,通過d1,經過c1,經過q1,再流回電源vdd。達到穩態後,電容上端對地電壓為6v,下端對地電壓為0v。

2.當開關b閉合,開關a斷開,q1截止,電容下端電壓與電源正極直連,此時電容下端對地電壓等於電源正極對地電壓,為6v。由於電容兩端電壓不能突變,電容上端相對電容下端,電壓為6v,電容下端相對地,電壓為6v。所以電容下端相對地,電壓成了12v。由於d1的反向截止作用,使得電容上端對地電壓可以保持在12v。

實際的模型中,由於反向二極體和mos管均存在微弱的漏電,自舉電路需要不斷切換狀態來對自舉電容充放電,來保證電壓被長時間抬起來。且自舉電路的供電能力取決於自舉電容的大小。

自舉電路的經典應用

在很多buck或者boost電源晶元的手冊中,我們都能看到自舉電容的應用。我們開啟ti廠家的bq25895充電晶元(內含buck)的器件手冊,如下,紅色框框中47nf電容即為自舉電容。

繼續往後看,開啟bq25895的內部框圖,就可以看到晶元內部的自舉電路設計。如圖中,假設vbus為5v,vregn為電源輸出,輸出電壓小於5v,q2和q3導通條件為vgs > 4v。

首先你要明白,高電壓很容易產生低電壓(比如電阻分壓),但是低電壓產生高電壓就需要額外的措施。所以下圖中,5v的vbus輸入可以很容易產生低於5v的vregn輸出。

那麼在下圖中,我們可以看到,對於q3而言,s極接地,g極電壓直接由vregn驅動,vregn可以輕易產生小於5v的電壓在q3的g極和s極,所以q3很容易導通。

而對於q2而言,由於s極未接地,若要保證q2導通,則要求q2的g極電壓必須比s極電壓高4v,才能滿足q2 vgs>4v的條件。若s極電壓為0v,vregn可以輕鬆導通。若s極為5v,則g極電壓必須為9v,而vregn最大不超過5v,怎麼辦呢?

自舉電路的作用就彰顯出來了。

還是如上圖,首先vregn產生小於5v的電壓,讓q3導通,同時vregn通過二極體d,自舉電容c,以及導通的q3構成對地迴路,電容c開始充電,充電完成後,電容兩端電壓幾乎等於vregn(忽略二極體d的導通壓降),由於電容c併聯在q2的g極和s極上,對於q2來講,vgs兩端電壓同樣可以達到vregn,從而使得q2可以導通。

自舉電路介紹

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自舉電容的作用

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什麼是自舉電路

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