mos管升壓電路

boost升壓電路又叫step-up converter，是一種常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)直流升壓電路，它可以使輸出電壓比輸入電壓高。

升壓電路電路圖

假定那個(gè)開(kāi)關(guān)（三極管或者mos管）已經(jīng)斷開(kāi)了很長(cháng)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。分析升壓斬波電路工作原理時(shí)，首先假設電路中電感L值很大，電容C值也很大。當可控開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時(shí)電容C上的電壓向負載供電。因為C值很大，基本能保持輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，當V處于斷態(tài)時(shí)E和L共同向電容C充電并向負載提供能量。設V處于關(guān)斷的時(shí)間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為(Uo-E)I1toff。當電路工作于穩態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等。

下面要分充電和放電兩個(gè)部分來(lái)說(shuō)明這個(gè)電路：

mos管升壓電路介紹

在充電過(guò)程中，開(kāi)關(guān)閉合（三極管導通），等效電路如圖二，開(kāi)關(guān)（三極管）處用導線(xiàn)代替。這時(shí)，輸入電壓流過(guò)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(xiàn)性增加，這個(gè)比率跟電感大小有關(guān)。隨著(zhù)電感電流增加，電感里儲存了一些能量。

放電過(guò)程如圖三，這是當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（三極管截止）時(shí)的等效電路。當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（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(lái)的電路已斷開(kāi)，于是電感只能通過(guò)新電路放電，即電感開(kāi)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(shuō)起來(lái)升壓過(guò)程就是一個(gè)電感的能量傳遞過(guò)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(guò)程中保持一個(gè)持續的電流。如果這個(gè)通斷的過(guò)程不斷重復。就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

mos管升壓電路-MOS管驅動(dòng)電路中自舉升壓結構

MOS管最明顯的特征是開(kāi)關(guān)特征好，因而被普遍使用在需求電子開(kāi)關(guān)的電路中，常見(jiàn)的如開(kāi)關(guān)電源和馬達驅動(dòng)，也有照明調光。即興在的MOS驅動(dòng)，有幾個(gè)特殊的要求。

1.低壓使用：當應用5V電源，這時(shí)辰如其應用傳統的圖騰柱構造，鑒于三極管的be有0.7V左右的壓降，導致現實(shí)終極加以在gate上的電壓除非4.3V。這時(shí)辰，咱們選用標稱(chēng)gate電壓4.5V的MOS管就在必然的風(fēng)險。同一的問(wèn)題也產(chǎn)生在應用3V或者其他低壓電源的場(chǎng)所。

2.寬電壓使用：輸入電壓并不是一個(gè)恒定值，它會(huì )跟隨時(shí)期或者其他要素而變動(dòng)。這個(gè)變動(dòng)導致PWM電路供給MOS管的驅動(dòng)電壓是不固定定的。為了讓MOS管在高gate電壓下安全，很多MOS管內置了固定壓管強行限度局限gate電壓的幅值。在這種情況下，當供的驅動(dòng)電壓超度過(guò)固定壓管的電壓，就會(huì )伸起較大的動(dòng)態(tài)功耗。同步，如其簡(jiǎn)略的用電阻分壓的規律下降gate電壓，就會(huì )涌現輸入電壓比較高的時(shí)辰，MOS管任務(wù)良好，而輸入電壓下降的時(shí)辰gate電壓不可，伸起導通不夠到底，從而增添功耗。

3.雙電壓使用：在一些把持電路中，邏輯有些應用類(lèi)型的5V或者3.3V數字電壓，而功比值有些應用12V甚至更高的電壓。兩個(gè)電壓選擇共位置式連接。這就提出一個(gè)請求，需求應用一個(gè)電路，讓低壓側能行有效的把持壓服側的MOS管，同步壓服側的MOS管也同在這三種情況下，圖騰柱構造無(wú)法滿(mǎn)意出口請求，而很多即興成的MOS驅動(dòng)IC，如同也沒(méi)有包含gate電壓限度局限的構造。

電路圖如次：

用于NMOS的驅動(dòng)電路

用于PMOS的驅動(dòng)電路

只針對NMOS驅動(dòng)電路做一個(gè)簡(jiǎn)略辨析：Vl和Vh區別是低端和高端的電源，兩個(gè)電壓可以是相通的，只是Vl不應當超度過(guò)Vh。Q1和Q2結合了一個(gè)反置的圖騰柱，用來(lái)實(shí)即興割裂，同步確保兩只驅動(dòng)管Q3和Q4不會(huì )同步導通。R2和R3供了PWM電壓基準，經(jīng)過(guò)轉變這個(gè)基準，可以讓電路任務(wù)在PWM記號波形比較峭拔的位置。Q3和Q4用來(lái)供驅動(dòng)電流動(dòng)，鑒于導通的時(shí)辰，Q3和Q4對立Vh和GND最低都除非一個(gè)Vce的壓降，這個(gè)壓降通常除非0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。R5和R6是反饋電阻，用于對gate電壓舉行采樣，采樣后的電壓經(jīng)過(guò)Q5對Q1和Q2的基極發(fā)出一個(gè)激烈的負反饋，從而把gate電壓限度局限在一個(gè)有限的數值。這個(gè)數值可以經(jīng)過(guò)R5和R6來(lái)調整。

MOS管自舉升壓電路

mos管升壓電路的規律圖如圖1所示。所謂的自舉升壓規律執意，在輸入端IN輸入一個(gè)方波記號，使用電容Cboot將A點(diǎn)電壓抬升至高于VDD的電平，這么就可以在B端出口一個(gè)與信號輸入反相，且高電平高于VDD的方波記號。具體任務(wù)規律如次：

當VIN為高電平時(shí)，NMOS管N1導通，PMOS管P1截止，C點(diǎn)電位為低電平。同步N2導通，P2的柵極電位為低電平，則P2導通。這就使得此刻A點(diǎn)電位約為VDD，電容Cboot兩端電壓UC≈VDD。鑒于N3導通，P4截止，因而B(niǎo)點(diǎn)的電位為低電平。這段時(shí)期稱(chēng)為預充電周期。

當VIN變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，NMOS管N1截止，PMOS管P1導通，C點(diǎn)電位為高電平，約為VDD。同步N2、N3截止，P3導通。這使得P2的柵極電位升天，P2截止。此刻A點(diǎn)電位等同C點(diǎn)電位加以上電容Cboot兩端電壓，約為2VDD。同時(shí)P4導通，故此B點(diǎn)出口高電平，且高于VDD。這段時(shí)期稱(chēng)為自舉升壓周期。

現實(shí)上，B點(diǎn)電位與負載電容和電容Cboot的大小關(guān)于，可以依據設計需求調理。具體相干將在紹介電路具體設計時(shí)仔細議論。在圖2中給出了輸入端IN電位與A、B兩點(diǎn)電位相干的表圖。

MOS管驅動(dòng)電路構造

圖3中給出了驅動(dòng)電路的電路圖。驅動(dòng)電路選擇Totem出口構造設計，上拉驅動(dòng)管為NMOS管N4、晶體管Q1和PMOS管P5。下拉驅動(dòng)管為NMOS管N5。圖中CL為負載電容，Cpar為B點(diǎn)的寄生電容。虛線(xiàn)框內的電路為自舉升壓電路。

本驅動(dòng)電路的設計思惟是，使用自舉升壓構造將上拉驅動(dòng)管N4的柵極(B點(diǎn))電位抬升，使得UB>VDD+VTH，則NMOS管N4任務(wù)在線(xiàn)性區，使得VDSN4大大減少，終極可以實(shí)即興驅動(dòng)出口高電平達成VDD。而在出口低電平時(shí)，下拉驅動(dòng)管自己就任務(wù)在線(xiàn)性區，可以確保出口低電平位GND。故此無(wú)需增添自舉電路也能達成設計請求。

思索到此驅動(dòng)電路使用于升壓型DC-DC替換器的開(kāi)關(guān)管驅動(dòng)，負載電容CL很大，一般能達成幾十皮法，還需求進(jìn)一步增添出口電流動(dòng)能力，故此增添了晶體管Q1作為上拉驅動(dòng)管。這么在輸入端由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，Q1導通，由N4、Q1同步供電流動(dòng)，OUT端電位神速上升，當OUT端電位上升到VDD-VBE時(shí)，Q1截止，N4持續供電流動(dòng)對負載電容充電，直到OUT端電壓達成VDD。

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