详解分立元件搭建的自举升压电路

一、为什么要自举升压
下图mos的vgs(th)=10v;
对于下管,由于s接地,只需要给g端12v,则下管就可以导通。
对于上管如果g给12v电压,上管导通后,电源vm就会加载在s端,此时vgs=12-vm(12v)=0v,则mos就会关断,也就是说上管mos在导通的瞬间就会关断。
所以12v驱动上管是行不通的,需要自举升压电路,不会因为上管导通后s端电压升高而关断。这就需要g端电压始终比s端电压高12v,以确保上管能够持续导通。
二、自举升压电路驱动
下图是分立元件搭建的自举升压电路,c3为自举电容,电容的右端称为vs(浮地),电容左端称为vb(vboost)
1.mos管q开通时
假设自举电容在上个周期已经充满电,14v。
当pwm为1时,q1导通,使得c端的电压为低,从而使得q2的b端电压也为低,q2导通。此时q2的e端电压为14v,经过q2,d2,r4,到达mos管g端电压约为12v(所以自举电源的电压需要比mos驱动电压高约2v)。这样mos管q就导通。此时q3的b端电压高于e端,q3关断。mos管q导通后,vm就直接加在q管的s端,而s端由于电容右端相连,所以自举电容c3右端被抬高到24v。由于电容两端电压不能突变,所以电容左边的电压也会被抬高=14v+24v=38v。这个38v会经过q2,d2,r4持续给mos管q的g端供电。这样就达到了mos管q的s端和g端同时被抬高24v,且vgs=12v。
2.mos管q关断时
当pmw由1变为0时,q1断开,q2的be没有了电流路径,q2断开。此时自举电容的泄放路径就被切断了。由于mos管q的g端12电压会让q3导通,q3导通后,12v电荷很快被释放掉(cgs的电压),则mos管q的vgs=0,q管关断。
由于电机m是感性负载,电流会续流向右,电流通过mos管q的体二极管续流,此时自举电容右端电压为-0.7v,则自举电容c3起不了升压作用,二极管d1导通,14v电源通过d1给自举电容c3充电。充电过程很快完成(vc3=14v),pmw继续从0切换到1继续前面的循环。

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