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使用自举升压电路设计非共地电源

在电路设计中经常遇到需要一个与本来的电路不同地的电源,具体可以分为三种情况:

1,新电源与原始电源完全隔离

2,新电源与原始电源存在固定的电位关系

3,新电源与原始电源存在实时变化的电位关系

第一种完全隔离的电源在这里就不做过多的讲解了,使用完全隔离的电源是无奈之举,也是成本最高的解决方案,目前能够提供隔离电源的模块很多。如果想自己用电路搭建,那工程量还是比较大的,变压器肯定是必不可少的,其次需要根据隔离电压设计变压器的原副边耐压,虽然说是完全隔离,但也不是什么电压都能扛住的,隔离电源通常会有个原副边能承受的压差极限值。

第二种,新电源与原始电源存在固定电位关系。

这种电路的应用场景主要是在你的原有电源幅值不够的情况下,使用电路进行拓展,形象的说就是给你一个地,让你造个VCC。

使用自举升压电路设计非共地电源

如上图:在原有的15V电源上使用图腾柱产生15V方波,通过一个电容将15V的波动传到到高电位,在通过二极管和电容整流滤波,获得一个新的电源,这个电源的地是原始电源的VCC,也就是说这个电源的绝对电位达到了30V。

电路中需要考虑的几个器件参数,其中稳态下,电容上恒定承受15V电压,动态情况下也不会超过这个值。左侧的二极管最高承受15V反向电压。右侧二极管稳态承受15V反向电压,动态最高不超过30V,由于没有考虑线路阻抗,动作过程中电流浪涌较大,因此没有分析电流参数。

同样的方法也可以在原有正电源的基础上生成负电源。

第三种,新电源与原始电源,存在不确定电位。

这种电源主要的应用场景是半桥驱动芯片,例如IR2110,

使用自举升压电路设计非共地电源

如上图:在半桥驱动过程中,上管的驱动参考点源极S的电位相对于下管驱动参考点是波动的,无法使用上面提供的第二种解决方案。当然正是这种波动,为本节的自举升压电路提供了可能,而且不需要额外增加方波发声源。

当半桥下管导通的时候,MP点电位为0,高边电源被低边电源充电,电流通过二极管流向C,获得15V电压,当半桥下管关断,上管导通时,MP点电压就被抬到了母线电压,高边电源的电压达到比母线电压高15V的绝对电压值。当然这种电源也存在一定的问题,当下管长时间不导通,那么高边电源无法获得充电的机会,可能会将电容的电量用光,导致电源失效。

这个电路中重点关注的器件参数是二极管的反向耐压值,因为当半桥下管关断,上管导通时,二极管要承受整个母线的电压。