電容二極管升壓電路及發(fā)光二極管升壓電路詳解

升壓電路原理

了解二極管升壓電路之前，我們來看看升壓電路原理。升壓電路原理如下：舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：有一個(gè)12V的電路，電路中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管需要15V的驅(qū)動(dòng)電壓，這個(gè)電壓怎么弄出來？就是用自舉。通常用一個(gè)電容和一個(gè)二極管，電容存儲(chǔ)電荷，二極管防止電流倒灌，頻率較高的時(shí)候，自舉電路的電壓就是電路輸入的電壓加上電容上的電壓，起到升壓的作用。

自舉電路只是在實(shí)踐中定的名稱，在理論上沒有這個(gè)概念。自舉電路主要是在甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路中使用較為普遍。甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路在理論上可以使輸出電壓Vo達(dá)到Vcc的一半，但在實(shí)際的測(cè)試中，輸出電壓遠(yuǎn)達(dá)不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一個(gè)高于Vcc的電壓。所以采用自舉電路來升壓。

常用自舉電路（摘自fairchild，使用說明書AN-6076《供高電壓柵極驅(qū)動(dòng)器IC 使用的自舉電路的設(shè)計(jì)和使用準(zhǔn)則》），開關(guān)直流升壓電路（即所謂的boost或者step-up電路）原理，the boost converter，或者叫step-up converter，是一種開關(guān)直流升壓電路，它可以是輸出電壓比輸入電壓高。基本電路圖見圖1.

二極管升壓電路

假定那個(gè)開關(guān)（三極管或者mos管）已經(jīng)斷開了很長(zhǎng)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。下面要分充電和放電兩個(gè)部分來說明這個(gè)電路。

（1）充電過程

升壓電路原理的充電過程，在充電過程中，開關(guān)閉合(三極管導(dǎo)通)，等效電路如圖二，開關(guān)(三極管)處用導(dǎo)線代替。這時(shí)，輸入電壓流過電感。二極管防止電容對(duì)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性增加，這個(gè)比率跟電感大小有關(guān)。隨著電感電流增加，電感里儲(chǔ)存了一些能量。

二極管升壓電路

（2）放電過程

升壓電路原理的放電過程。如圖，這是當(dāng)開關(guān)斷開(三極管截止)時(shí)的等效電路。當(dāng)開關(guān)斷開(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)?。而原來的電路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，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。

二極管升壓電路

升壓過程就是一個(gè)電感的能量傳遞過程。充電時(shí)，電感吸收能量，放電時(shí)電感放出能量。如果電感量足夠大，那么在輸出端就可以在放電過程中保持一個(gè)持續(xù)的電流。如果這個(gè)通斷的過程不斷重復(fù)，就可以在電容兩端得到高于輸入電壓的電壓。

二極管升壓電路

電容二極管升壓電路分析

二極管升壓電路

當(dāng)電路未通電時(shí)，各處電平都是0V。

二極管升壓電路

當(dāng)通電時(shí)，右上角+5V_ALWP通過D32的1引腳對(duì)C710、C722、C715、C719進(jìn)行充電，此時(shí)電容上兩端的電位如上圖所示。此時(shí)+15V_ALWP輸出端口的實(shí)際電平為5V。

二極管升壓電路

當(dāng)U64的Y引腳開始輸出幅值為5V的方波，當(dāng)Y第一次處于5V電位時(shí)：

1.由于電容兩端的電壓不能突變，此時(shí)C715兩端的電壓為左邊5V，右邊為10V，然后電流經(jīng)過D35的2引腳對(duì)C719電容充電，充完電后C719的電壓升到了10V。

2.同時(shí)，Y輸出的5V也對(duì)C710進(jìn)行充電，C710兩端的電壓為左邊5V，右邊為10V，然后電流經(jīng)過D32的2引腳對(duì)C722進(jìn)行充電，充完電后C722的電壓升到了10V。

此時(shí)+15V_ALWP輸出端口的實(shí)際電平為10V。

二極管升壓電路

當(dāng)U64的Y引腳開始輸出幅值為5V的方波，當(dāng)Y第一次處于0V電位時(shí)：

1.由于電容兩端的電位不能突變，此時(shí)C715兩端的電壓為左邊0V，右邊5V。當(dāng)C715電壓為5V后，由于C722電壓10V大于C715的5V，C722會(huì)對(duì)C715充電。充電后C715=C722=7.5V。此時(shí)C715的電壓依然比C719的電壓低。但是由于D32二極管反向截止，所以C719不會(huì)對(duì)C715充電。C719的電壓保持在10V。

2.同時(shí)，C710的電壓為左邊0V，右邊5V，C722的左端電壓為7.5V，由于D32的2引腳的反向截止，C722依然不會(huì)對(duì)C710充電，C722保持在7.5V。

當(dāng)Y第二次處于5V時(shí)，C722通過C710、D32的2引腳又被充電為10V。當(dāng)Y又處于低電平時(shí)，C722（10V）對(duì)C715（7.5V）充電。C715的電壓變?yōu)?.75V。經(jīng)過數(shù)次過程后，C715兩端的電壓差上升為了10V，當(dāng)Y再次為5V時(shí)，C715的右端的電位變?yōu)榱?5V。當(dāng)然，在

整個(gè)過程中，C715都在通過D35的2引腳向C719充電。

最終+15V_ALWP輸出端口的電平變?yōu)榱?5V。

兩種發(fā)光二極管升壓電路-自制LED手電筒

發(fā)光二極管升壓電路（一）

二極管升壓電路

發(fā)光二極管升壓電路（二）

節(jié)干電池電壓是1.5伏，達(dá)不到發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓（大約2.5伏），不能讓二極管發(fā)光，因此必須用一個(gè)升壓電路。除了發(fā)光二極管只要2個(gè)電子元件就夠了完成后的電路如下圖：1個(gè)電感線圈、1個(gè)電阻、1個(gè)三極管、1個(gè)發(fā)光二極管、1節(jié)干電池，焊接在一起，二極管就能夠發(fā)光了。

二極管升壓電路