電容二極管升壓電路及發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：舉個簡單的例子：有一個12V的電路，電路中有一個場效應管需要15V的驅動電壓，這個電壓怎么弄出來？就是用自舉。通常用一個電容和一個二極管，電容存儲電荷，二極管防止電流倒灌，頻率較高的時候，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。

自舉電路只是在實踐中定的名稱，在理論上沒有這個概念。自舉電路主要是在甲乙類單電源互補對稱電路中使用較為普遍。甲乙類單電源互補對稱電路在理論上可以使輸出電壓Vo達到Vcc的一半，但在實際的測試中，輸出電壓遠達不到Vcc的一半。其中重要的原因就需要一個高于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《供高電壓柵極驅動器IC 使用的自舉電路的設計和使用準則》），開關直流升壓電路（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

假定那個開關（三極管或者mos管）已經斷開了很長時間，所有的元件都處于理想狀態，電容電壓等于輸入電壓。下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路。

（1）充電過程

升壓電路原理的充電過程，在充電過程中，開關閉合(三極管導通)，等效電路如圖二，開關(三極管)處用導線代替。這時，輸入電壓流過電感。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性增加，這個比率跟電感大小有關。隨著電感電流增加，電感里儲存了一些能量。

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，這是當開關斷開(三極管截止)時的等效電路。當開關斷開(三極管截止)時，由于電感的電流保持特性，流經電感的電流不會馬上變為0，而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。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，此時電壓已經高于輸入電壓了，升壓完畢。

二極管升壓電路

升壓過程就是一個電感的能量傳遞過程。充電時，電感吸收能量，放電時電感放出能量。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持續的電流。如果這個通斷的過程不斷重復，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

當電路未通電時，各處電平都是0V。

二極管升壓電路

當通電時，右上角+5V_ALWP通過D32的1引腳對C710、C722、C715、C719進行充電，此時電容上兩端的電位如上圖所示。此時+15V_ALWP輸出端口的實際電平為5V。

二極管升壓電路

當U64的Y引腳開始輸出幅值為5V的方波，當Y第一次處于5V電位時：

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

2.同時，Y輸出的5V也對C710進行充電，C710兩端的電壓為左邊5V，右邊為10V，然后電流經過D32的2引腳對C722進行充電，充完電后C722的電壓升到了10V。

此時+15V_ALWP輸出端口的實際電平為10V。

二極管升壓電路

當U64的Y引腳開始輸出幅值為5V的方波，當Y第一次處于0V電位時：

1.由于電容兩端的電位不能突變，此時C715兩端的電壓為左邊0V，右邊5V。當C715電壓為5V后，由于C722電壓10V大于C715的5V，C722會對C715充電。充電后C715=C722=7.5V。此時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不會對C715充電。C719的電壓保持在10V。

2.同時，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依然不會對C710充電，C722保持在7.5V。

當Y第二次處于5V時，C722通過C710、D32的2引腳又被充電為10V。當Y又處于低電平時，C722（10V）對C715（7.5V）充電。C715的電壓變為8.75V。經過數次過程后，C715兩端的電壓差上升為了10V，當Y再次為5V時，C715的右端的電位變為了15V。當然，在

整個過程中，C715都在通過D35的2引腳向C719充電。

最終+15V_ALWP輸出端口的電平變為了15V。