電容自舉電路電路圖大全(六款電容自舉電路設計原理圖詳解)

自舉電路是指用電容器使放大電路中某部分產生自舉現象，從而達到提高電路的增益和擴展電路的輸出動態範圍，使電容放電電壓和電源電壓疊加，從而使電壓升高．有的電路升高的電壓能達到數倍電源電壓。

工作原理

圖1是一個簡單的電路，由歐姆定律可知，電阻R上流過電流為I=Va/R，如果我們在圖1這個電路的基礎上增加一級射極跟隨電路，如圖2所示，由於射極跟隨電路的電壓放大倍數小於1，但又非常接近於1，假設射極跟隨電路的電壓放大倍數為0.95，則三極體的Ve=0.95VB，由於電容C對交流而言，相當於短路，所以B點的電壓VB等於發射極電壓，即VB=VE，而點A的電壓就是VB，所以此時流過電阻R的電流為：

從以上可見，由於電容C的作用，流過電阻R的電流僅為原來的1/20.對局部電路而言，也就是相當於大怒R增大了20倍，從而實現了電路參數的自舉。所以能自舉，是由於電容C的加入。結論就是：電路的自舉就是利用電路中不同節點的電位差，通過電容的反饋作用來改變電路某一點的點位，使電路中的電位發生改變，從而減少流過電阻中的電流，使得電阻兩端的等效電阻值變大，達到提高電路增益的目的，若從反饋的角度來看自舉，實質上是一種特殊形式的正反饋。

電容自舉電路電路圖（一）

在圖中，當vI =0時，vD=VD=VCC-Ic3R3 ，而vK=VK=VCC/2，因此電容C3兩端電壓被充電到VC3=VCC/2-Ic3R3。

當時間常數R3C3足夠大時，vC3（電容C3兩端電壓）將基本為常數（vC3 »VC3），不隨vi而改變。這樣，當vi為負時，T1導電，vK將由VCC/2向更正方向變化，考慮到vD=vC3+vK=VC3+vK ，顯然，隨著K點電位升高，D點電位vD也自動升高。因而，即使輸出電壓幅度升得很高，也有足夠的電流iB1，使T1充分導電。這種工作方式稱為自舉，意思是電路本身把vD提高了。

電容自舉電路電路圖（二）

對JFET放大器的襯底進行自舉的減小又JFET輸入電容的非線性引起的失真，在這個電路中，第二反饋分壓器使U1的襯底自舉，當R1=500KM（源阻抗）時，在10KHz上的總諧波失真（THD）減小了個數量級。

電容自舉電路電路圖（三）

OTL功率放大器中要設自舉電路，圖3所示是自舉電路。電路中的C1，R1和R2構成自舉電路。C1為自舉電容，R1O 隔離電阻，R2將自舉電壓加到VT2基極。B140-13-F VT1集電極信號為正半周期間VT2導通、放大，當輸入VT2基極的信號比較大時，VT2基極信號電壓大，由於VT2發射極電壓跟隨基極電壓，VT2發射極電壓接近直流工作電壓+V，造成VT2集電極與發射極之間的直流工作電壓減小，VT2容易進入飽和區，使三極體基極電流不能有效地控制集電極電流。

圖3

（1）換句話講，三極體集電極與發射極之間直流工作電壓減小後，基極電流增大許多才能使三極體集電極電流有一些增大，顯然使正半周大信號輸出受到抑制，造成正半周大信號的輸出不足，必須採取自舉電路來加以補償。自舉電路實質是在放大器的局部引入正反饋。

（2）自舉電路靜態分析。靜態時，直流工作電壓+V經Rl對Cl充電，使Cl上充有上正下負的電壓UC1，這樣電路中B點的直流電壓等於A點的直流電壓加上UC1，B點的直流電壓高於A點電壓。

（3）自舉過程分析。加入自舉電路後，由於Cl容量很大，它的放電迴路時間常數很大，使Cl上的電壓Uci基本不變。正半周大信號出現時，A患電壓升高導致B點電壓也隨之升高。電路中，B點升高的電壓經R2加到VT2基極，使VT2基極上的信號電壓更高（正反饋過程），有更大的基極信號電流激勵VT2，使VT2發射極輸出信號電流更大，補償VT2集電極與發射極之間直流工作電壓下降而造成的輸出信號電流不足。

（4）隔離電阻作用。自舉電路中，Rl用來將B點的直流電壓與直流工作電壓+V隔離，使B點直流電壓有可能在某瞬間超過+ Vo當VT2中正半周信號幅度很大時，A點電壓接近+V，B點直流電壓更大，並超過+V，此時B點電流經Rl流向電源+V（對直流電源+V充電）。如果沒有電阻Rl的隔離作用（分析視Rl短接），則B點直流電壓最高為+V，而不可能超過+V，此時無自舉作用。可見設置隔離電阻Rl後，大信號時的自舉作用更好。

電容自舉電路電路圖（四）

（1）存在問題

上述情況是理想的。實際上，圖１的輸出電壓幅值達不到Vom= Vom/2，這是因為當vi為負半周時，T1導電，因而iB1增加，由於RC3上的壓降和VBE1的存在，當K點電位向+VCC接近時，T1的基流將受限制而不能增加很多，因而也就限制了T1輸向負載的電流，使RL兩端得不到足夠的電壓變化量，致使Vom明顯小於VCC/2。

（2）改進辦法

如果把圖１中D點電位升高， 使VD＞+VCC， 例如將圖中D點與+VCC的連線切斷，VD由另一電源供給，則問題即可以得到解決。通常的辦法是在電路中引人R3、C3等元件組成的所謂自舉電路，如圖１所示。

（3）自舉電路的作用

靜態時

當R3C3足夠大時，VC3不隨vi變化，可認為基本不變。這樣，當vi為負時，T1導電， vK將由VCC/2向更正方向變化， 考慮到vD=vC3+vK= VC3+vK，顯然，隨著K點電位升高，D點電位vD也自動升高。 因而，即使輸出電壓幅度升得很高，也有足夠的電流iB1，使T1充分導電。這種工作方式稱為自舉，意思是電路本身把vD提高了。

電容自舉電路電路圖（五）

工作情況分析

電容自舉電路電路圖（六）

本項目的IPM型號選用IGCM20F60GA。圖2是IPM自舉電路原理圖。由圖2可知，自舉元件一端接電路的輸入部分，另一端接到同相位的輸出電路部分，借輸入、輸出的同相變化，把自己抬舉起來，即自舉元件引入的是正極性的反饋。

對原理圖中第一路自舉電路進行分析。IPM模塊自舉電路僅由自舉電阻R62、自舉二極體D9和自舉電容E1組成，因此簡單可靠。其電路基本工作過程為：當VS因為下橋臂功率器件導通被拉低到接近地電位GND時，控制電源VCC會通過R62和D9給自舉電容E1充電。當上橋臂導通，VS上升到直流母線電壓後，自舉二極體D9反向截止，從而將直流母線電壓與VCC隔離，以防止直流母線側的高壓串到控制電源低壓側而燒壞元器件。此時E1放電，給上橋臂功率器件的門極提供驅動電壓。當VS再次被拉低時，E1將再次通過VCC充電以補充上橋臂導通期間E1上損失的電壓。這種自舉供電方式就是利用VS端的電平在高低電平之間不停地擺動來實現的。如圖2所示，自舉電路給E1充電，E1的電壓基於上橋臂輸出電晶體源極電壓上下浮動。

由於運行過程中反覆地對自舉電容進行充放電，因此必須選擇適當的參數，保證自舉電容上的電壓在電機運行時保持高於欠壓鎖定電平。

由上述分析可知，要保證E1的跌落電壓能夠得到及時、完全的補充，自舉電路對下橋臂最小導通時間有一定的要求。但是若能正確選擇各元器件參數，自舉電路對下橋臂最小導通時間的限制將會大大降低。

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