低压直流供电电路中高压直流的产生---精品资料

1、低压直流供电电路中高压直流的产生 在低压直流供电线路特别是电子电路中，电路的绝大部分使用由电源提供的低压，但在 线路的某一个部分或某几个部位，需要供高于电源的直流电压， 若将整个线路的供电电压提 高，既要重新更换或设计电源，又会给整个电路的部件提出更高耐压的要求：若不提高电源 电压，需要高电压的电路部分又不能正常工作，本文就基于整个供电电路的低压电源，在某 些部分产生较高的直流电压常采用的方法，通过一些具体实例做阐述总结。 以低压直流作基础产生较高的直流电压，常见的方式有3种类型：利用电容充电后再垫高负 极电位，即自举升压；利用电感产生的自感电动势对电容强制充电；利用振荡电路将直流变 为交流或

2、 直流 脉冲 ，再 通 过倍压 整流产生高压。 1 利用 电 容充 电 后 再 垫高 负 极 电 位 电容被电源 E充电后, 其正、 负极之间将维持- 定的电压 Uc=U+-U-=E若负极电位为 零，即U-=0,则正极电位与电容上充的电压相等，U+=Uc；若充电完毕后，将负极接到某一 电位U0上，尽管此时电容上的电压不变，但其正极电位就等于电容上的电压与负极所接电 位之和，即U+=Uc+UO,从而可以实现U+E,即得到高于电源的电压，有时将这种升压方式 叫自举升压。 (1)黑白电视机行扫描电路中的倍压电路 在黑白电视机中，整机内部采用12 V直流供电，但为了改善行扫描的线性，需要提高 行输出级

3、上的行偏转使用的电压，一般是将电源12 V提高到24 V左右加到偏转线圈上，采 用的方法如图1所示：该图是黑白电视机的行输出级电路，整体看该级使用的电源为12 V， 但工作时经过电容 C0二极管DO、电感L0组成的升压电路转换，行输出管集电极c实际得 到的直流电压为24 V左右，即行偏转线圈实际使用的电源为24 V左右，达到了改善行线性 的目的。 亠ra I* r 1 *vihw 图】備压 原理为：行输出管 T在行脉冲的作用下工作于开关状态，因而其集电极流过的是脉冲 电流，当T导通时，电流经升压二极管DO、行输出变压器 Tr的初级线圈L0的下半部流过， 并产生上正下负的自感电动势e1=12 V

4、，上部自然会感应出电动势 e2方向亦为上正下负，若 DO的负极接在L0的中点，则有e2=e1(若不在中点，则有 e2 e1)，该电动势会通过 DO对CO充电，使电容CO上出现大小与 e2相等的电压，即升压电容 C0会维持12 V的电压， 而CO的负极与电源12 V相连，这样CO正极对地的实际电位应是 12 V电源电压与CO上电压之 和，即可达到24 V，若用万用表的直流电压档测量，行输出管T集电极、电容Cs上的直流 电压均为24 V,从而实现了提升局部供电电压的目标，达到了改善行线性目的。升压二极管 DO既给电源提供了向输出级输入能量的通道，同时又隔离了24 V倍压与12 V电源电压。显 然，

5、若DO的负极不是连接在 L0的中间点，例如上部匝数偏多，贝U CO上的电压会大于12 V， 最终的升压可能会大于24 V , 反之则低于24 V。 (2)OTL 功 放 电 路 中 的 自 举 升 压 电子线路上常用的 OTL互补对称功率放大电路，如图2所示。 T1, T2为2只互补型的功放管，静态时 A点电压，因而CO上有Ep2的电压。信号注入 后，T1，T2交替放大信号的前、后半周，为了确保T1在放大 信号时导通角达到180小于180 会引起交越失真)，应当确保T1在半个周期内基极与发射极之间的偏压几乎恒定，不能小于 发射结的导通电压，否则T1管会提前截止，从图2中可以看出T1导通时，电源

6、Ec经T1会对 C0充电，尽管C0的容量较大，但随着充电的进行，C0上的电压，即A点对地电压势必 也会 上升，若T1基极电压不随 A点电位上升，T1的发射结偏压会下降，就会使T1提前截止。为 此在A，B两点接一容量较大的电容 C1，由于C1上已充上了 Ec/2的电压，且其容量较大， 故当A点电位上升时，相当于C1负极电位被垫高，正极电位也自然升高，则B点电位会上 升到高于Ec的程度。B点电位升高经R1带动T1基极电位的升高，这样就保证T1发射结偏 压不会由于 A点电位的升咼而卜降，故 C1称自举升压电容， R1是隔离电阻，可以确保A点 电压瞬间升高时 B 点 电压可以高 于 电源电压 Ec 。

7、 (3) 手 机读 卡电路 在手机读卡电路上要用到 5 V的电压，而手机所用电池早期为 4.8 V，现在的手机均为 3.6 V，因电池电压往往随所剩电量的多少有所变化，为确保手机工作稳定，不因电池电压 的变化而影响通话质量， 电池电压并未直接供给手机各部分使用，而是通过稳 压IC变为3.2 V，2.8 V，3 V等更低的电压供各部分使用。在这种情况下就需要通过升压电路将3 V左右的 电压升为5 V。如图3(a)所示，是用在爱立信788手机上的升压电路。 tAt IN 丄 J OCT CB C7M5I N75D 2 GNU CB2 IL- my i r/mw N750为一电子开关电路，型号为C7

8、0851，电压从2脚输入后，内部电子电路开始工作， 可以实现将第1, 8脚接的C750与第4, 5脚接的电容C751定时相并联、相串联，也就是使两 电容交替性地相并联、相串联。+3 V的电源经R607，C606, R751，C757组成的RC滤波网 络后，电压约为2.5 V送入N750的2脚，首先C752，C751处于并联状态，2.5 V的电源对其充 电，使两电容上均出现2.5 V的电压，然后经内部电子开关转换使C751与C752处于串联状态， 并且其中一支的负极与另一支的正极相连，如图3(b)，(c)所示，这样两电容上的总电压成为 5 V ,经电容滤波后 从第3脚输 出 ,供 SIM 卡电路

9、使用。 2 禾U用电感的 自 感电动 势 强制 对电 容充电升压 电感产生的自感电动势的大小 e =LX/dt, 即电感量大小一 疋后， 自感电动势的大小 只与电感中电流的变化速度有关，而与电感上原来施加的电压无关。若电感中注入电流脉 冲，当频率高到一定程度时，无论电感上施加的电压如何，上面就会产生远高于施加电压的 自感电动势，然后再对这一感应电动势产生的电流进行整流，并对电容充电就会输出一较 高的直流电压。 (1)黑白电视机行扫描电路中的高压电路 在上述图1所示的行输出级电路中，产生的 24 V倍压直流不仅用于改善行线性，其实 在电视机中该级还承担着产生 10 000 V直流高压的任务。该电

10、压由行输出变压器次级输出， 加到显像管上形成光栅，其产生过程为：由于行管的集电极有24 V的倍压，该电压同样也 出现在与行管T的c，e极相连的电容 Cs上，工作时行输出管处于开关工作状态，当T导通 时，Cs放电，电流经Ly，T的c，e极流过；当T截止后，由于Ly中的电流急剧变小，内部 产生的较大的自感电动势， 促使电流还要继续流动以释放电感上的磁能。由于此时T已截止， 故刚刚通过T流动的电流，会对逆程电容 C1做强制性的充电，最终Ly上的磁能会转化为 C1 上的电场能，根据可知，能量一定后，适当选取C1的容量小一点，就可以使电容上的电压 u=Q/C变得较高，即在电容上会出现较高的脉冲电压。该电

11、压以行频率出现， 幅值可达200 Vpp左右，由于C1与行输出变压器 Tr的初级相并联，故该脉冲又相当于直接加到了Tr的初 级，再经Tr次级升压可得一万多伏的脉冲，通过高压整流二极管整流，即可得到一万多伏 的直流电压。 摩 托 罗 拉 手 机 读 卡 电 源 电 路 如图4所示，是摩托罗拉 V998电源模块U900的升压电路。由于该机供电电池电压为 3.6 V,故内部使用的+B约3.6 V，但手机有些电路需用 +5 V的电压，为此在电源模块的C5, B6 端，要通过B10端得到5.6 V直流电压。方法是：+B经L901接到U900的B10端，B10端内部 等效于与地断续相连的电子开关，当B10

12、端与地相连时，电源电流流经L901入 地。显然， 电感L901上施加的电压为+B,当电流达到一定数值时，B10内的电子开关突然与地断开，L901 上的电流会突然变小而产生较强的自感电动势,该电动势的方向为左负右正，该电动势经 整流管CR901对电容C934充电，使C934上瞬时出现峰值接近于自感电动势的电压，B10内 下次与地接通后，电源电流又经L901流向B10内部，C934上刚才充的电压由于 CP901的存 在而将C934与 B10引脚隔离开，使C934上维持约5.6 V的直流电压，并通过C5、B6端向U900 供电。 VINI f*1 2 1 T J y i 图4 U90Q的祛老初 3倍

13、 压 整流 升 压电路 倍压整流是对直流脉冲或交流而言的，在直流电路中要通过倍压整流电路将较低的电压 转换为较高的电压，就需将低压直流首先通过振荡电路转换出直流脉冲或交流，然后通过二 极管及电容组成倍压整流得到较高直流电压。 (1)L CD 液 晶 显 示 偏 压 电 路 如图5所示，是爱立信788中文手机显示屏显示偏压生成电路，该屏正常工作时需要-5 V 的显示偏压 VLCD,而整机电路使用的是 3 V左右的电压，-5 V的显示偏压 VLCD产生过程是 利用CPU D60095959696脚输出2.5 V左右的脉冲经倍压整流最后得到5 V左右的直流。 95959696交替输出幅值约2.5 V

14、的矩形脉冲 U0, 9696有脉冲时9595电压为零，该脉冲通过 D1对C773充电，使 C773充的电压为 U0,通过D3使C770, G771上的电压 为U0的一半，电 容上 的电压极性为左负右正；9595有脉冲时9696电压为零，该脉冲经D2对C770充电，由 于此时C773左极板的电位是-U0故充电的结果是 C770上出现2U0，的电压，方向左正右负； 9696脉冲到来9595电压为零，该脉冲又经 D3对C771充电，由于 C770右极板的电位是-2U0, 故C771上会出现3U0的电压，并且方向是左负右正，所以下一时刻9696电位为零，C771左 极板电位约为-3U0=-3 X 2.

15、5V=-7.5 V因而C772经D4到C771的负极会有一放电电流，使C772 上出现上负下正的电量，即电路的输出端对地是一负电压，由于每一只电容充电放电是交替 进行的，经几个周期后，各电容上的平均电压会稳定下来，最终C772上的电压介于0与最大 值-3U0之间，约为-5 V左右，型然输出电压的高低不仅与脉冲的高度有关也与脉冲的宽度有 关，还与-5 V输出电流的大小有关。 逆变升 (2)DC-AC-DC 这种电路局部由低压直流供电，并产生自激振荡，在变压器的初级产生脉冲电流，若变 压器设计成升压变压器， 则次级就会输出更高的交流脉冲，该脉冲经倍压整流滤波后即可得 到较高的直流电压。 如图6所示

16、，是在小型电器中常用的 DC-AC-DC直流变换电路。晶体管 T与定时电容C， 电阻R以及变压器Tr的初级带抽头的线圈 L1, L2构成振荡电路，使 T处于开关状态。故 L2 上流过的是直流脉冲，该部分使用的电源约为 3 V,振荡电路工作后，L2上会出现峰值为3 V 左右，频率约30 kHz的脉冲电压，波形如图7所示。 WLTIP 图 7C f . 由于变压器次级匝数较多， 故它是升压变压器， 其次级会输出较高的脉冲电压， 当然其 频率与初级一样，后续电路为倍压整流电路，当脉冲的正半周到来时，方向上正下负，电 压会经D1对C1充电，使Cl上出现等于Tr次级峰值的电压，负半周到来时，电压方向相反， 脉冲电压与 C1上的电压之和经 D2对C2充电，使C2上出现2倍的峰值电压，下一周期的正 半周到来，次级电压与 C1，C2上的电压合成后会经 D3对C3充电，最终使 C3上出现峰值的2