分析分析 5V 升压到 500V 的高压电路！！

GNMXD · 发表于 2011-8-29 17:59:19

有人相信否如下的电路图，可以把五伏升压成四五百伏的输出！

不管你信不信。实际情况确实如下，本人实测。

也许你很有好奇，其实我也是。

(原文件名:1.jpg)
不过，我更好奇的是它的工作原理，下图的电路如何能够实现五伏升压成四五百伏。

有人说是一个倍压电路，可是在我分析看来，却并不是如此！

所以我不确定自己的分析是否正确，所以发到此处，想，供大家判定！

以下开始我的分析： ---------------------------

从最基本的 Boost电路开始：

(原文件名:2.jpg)
上图为基本的Boost 电路。

假设使用上面基本的boost电路来完成 5V-----》》500V 的升压。

假设上述器件均是理想器件。则由伏秒数规则，可得：

5 V* Ton = 500 * Toff

很明星，Toff 远远小于 Ton 。也就是说一个周期的大部分时间内Q1 都处于导通状态。那也就是 Q1的关断时间非常短。在这么短的时间内，电感要把能量通过D4传递给C4。这样势必会产生瞬态的大电流：时间非常短，而电流的峰值非常大。这样的瞬态电流势必会对C4产生致命的损坏！

上面分析中，分析瞬态的电流出现的原因，
可知是因为电感只在Q1关断的时间内传通过D4传给C4。刚好，这个时间又是非常短暂。

猜想：那么现在能否做一个缓冲网络。在Q1关断时，先把能量存在一个缓冲网络中，在Q1导通时，在把缓冲网络内的能量释放到 C4中（此时的时间比原来长很多了）。

于是就有了 C1 、C2、 C3、 D1、 D2、 D3 组成的网络！

(原文件名:3.jpg)

以上是我的第一直觉，那么现在看来，如果，此处电容跟二极管组成的网络确实有“缓冲”的作用，那我的猜想就有根据了！

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现在看看此处电容跟二极管组成的网络如何起到“缓冲”的作用。

初始状态：
假设电容两端的电压都为零 Vout 也为零。Ext无效，Q1关断。
此时，加入5V输入电压。则电流流向如下图所示：随着时间的推移电容两端出现电压也如下图所标：

(原文件名:4.jpg)

Ext有效，Q2打开，则此时电流流向如下图所示，C1、C2原来为的 + 级由于开关管Q2打开，被拉到参考地了，即为零。因为电容两端的电压不会突变，则C1、C2的另一端，则变负了，如下图所示：

(原文件名:5.jpg)
假设 C1、C2、C3在上图都放电完毕，则在开关管下一个周期内关断时，的电流流向就只剩一条了，如下图所示：
说明：此处因为 C4 容量比较大，所以在下一个周期开始时，还未完全放完，此时电感经过不D4向C4充电。

(原文件名:6.jpg)
Q1 再次导通，此时电流流向如下图所示：
注意的地方如下，则此时 C3经过D3向C2充电！ C2右端的电压势必抬高（因为C2左端被Q1拉到参考地了）。

(原文件名:7.jpg)
如果控制的好的话，当C2右端的电压被充到大于 D4 阴极的电压（也就是C4的电压，就是输出的电压），D4正向导通。
C3就会通过D3、D4对电容C4充电！
也就印证了我原来的说法！

(原文件名:8.jpg)
就这样周而复始下去。

我的以上分析是建立在：
电容受得了时间极短，峰值极大的瞬态电流吗？
如果受不了则我以上的分析才有意义，如果受得了，那我以上的分析就没什么意义了！

备注：以上图片的具体参数仅作参考。

Jesen · 发表于 2011-8-29 19:13:43

闭环做了吗，带载能力怎样？这样子损耗会不会有点大？

GNMXD · 发表于 2011-8-29 19:33:14

回复【1楼】Jesen 木头人
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嗯，闭环做了，忘说了，图中的 VFB ，用于反馈的。

先不考虑这些，只是想从原理上说，我的分析是否合理，谢谢了！

GNMXD · 发表于 2011-8-29 19:36:55

坛里哪位是搞电源的，给支支招！

monlika · 发表于 2011-8-29 19:44:55

电蚊拍？

GNMXD · 发表于 2011-8-29 19:47:08

回复【4楼】monlika 电子钟
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呵呵，不是用在电蚊拍上的！

GNMXD · 发表于 2011-8-29 19:57:06

回复【6楼】1ongquan
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加个MAX641 ，图中VFB、Ext标号与max641一致。VIN 连接max641的5脚。

JamesErik · 发表于 2011-8-29 19:57:27

mark

liangyurongde · 发表于 2011-8-29 20:04:35

mark

1ongquan · 发表于 2011-8-29 20:07:58

如果四个电容相等，1.25倍压

LZ我算对没有

GNMXD · 发表于 2011-8-29 20:16:14

回复【10楼】1ongquan
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呵呵，我不知道你是如何推算的，

你的参考是5V吗，还是？

weisile · 发表于 2011-8-29 20:22:40

不会吧

这得多好的无极性，低漏电的电容~~~~~

1ongquan · 发表于 2011-8-29 20:26:53

回复【11楼】GNMXD
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参考Toff尖峰值

GNMXD · 发表于 2011-8-29 20:32:06

回复【13楼】1ongquan
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可否细讲下1.25倍的由来？

GNMXD · 发表于 2011-8-29 20:53:53

回复【12楼】weisile
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怎么讲？

GNMXD · 发表于 2011-8-29 21:21:25

坛里有搞开关电源的吗？

311421 · 发表于 2011-8-29 21:23:45

控制信号的频率有多大?400v?带负载的能力呢？

1ongquan · 发表于 2011-8-29 21:43:37

仿真试验，发现是2倍压

GNMXD · 发表于 2011-8-29 21:59:34

回复【18楼】1ongquan
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噢！

那个 VFB 是否连上了反馈？

呵呵。。。可否把仿真的图发上来看看。

1ongquan · 发表于 2011-8-29 22:07:23

(原文件名:未命名.jpg)

开环 45KHz 60%占空比

GNMXD · 发表于 2011-8-29 22:19:48

回复【20楼】1ongquan
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谢谢，你的示波器通道A接哪边？

jeffwei · 发表于 2011-8-29 22:21:47

有空试一试,不知道带载能力如何,合适做个绝缘检测仪?

dgdjfw · 发表于 2011-8-30 09:49:33

利害

1ongquan · 发表于 2011-8-30 10:17:05

回复【21楼】GNMXD
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回复【20楼】1ongquan
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谢谢，你的示波器通道A接哪边？

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接FET的D

GNMXD · 发表于 2012-1-4 19:19:03

最近在电源网上看到了乞力马扎罗山的一篇文章，算是明白了这里的倍压电路。发到这里，算是结贴吧。
上图调整为，更明了的电路原理图。

(原文件名:1.jpg)

乞力马扎罗山的那篇文章
点击此处下载 ourdev_710303R9OFPF.doc(文件大小:172K) (原文件名:多种倍压电路拓扑分析.doc)

reflecter · 发表于 2012-1-4 19:42:58

学习了

cne53102 · 发表于 2012-1-4 19:48:28

mark

marshallemon · 发表于 2012-1-4 20:20:57

倍压电路，

AIDN · 发表于 2012-1-4 20:44:43

回复【25楼】GNMXD
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你还是没明白n倍压的原理

tcwdbtx1989 · 发表于 2012-1-4 21:26:31

来看看学习一下

angle11 · 发表于 2012-1-5 08:11:25

mark

avrstm32 · 发表于 2012-1-5 09:57:32

MARK

huang_cong_yi · 发表于 2012-1-5 10:17:19

mark

ele2011 · 发表于 2012-1-5 10:25:33

mark

laroo · 发表于 2012-1-5 10:51:52

好电路，MARK

taojie · 发表于 2012-1-5 10:53:29

MARK

FlashNuk · 发表于 2012-1-5 11:07:49

我也用了类似的方法实现高压。用在半导体探测器的偏置供电中。我用的是MAX668升压芯片，这个模式还是挺好用的。

LSZD · 发表于 2012-1-5 11:09:36

回复【27楼】cne53102 苏玉人
mark
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our2008 · 发表于 2012-1-5 11:55:56

mark

zzz1367 · 发表于 2012-1-5 12:12:50

学习了

jyrpxj · 发表于 2012-1-5 13:31:08

学习了

yuyanlzh · 发表于 2012-1-5 14:41:28

MARK

GNMXD · 发表于 2012-1-5 16:00:53

回复【29楼】AIDN
回复【25楼】gnmxd
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你还是没明白n倍压的原理
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那么，请指教。。。

AIDN · 发表于 2012-1-5 18:11:19

楼主位的c1短路效果更好，简化后就是个2倍压电路，25楼同样

GNMXD · 发表于 2012-1-5 19:30:47

回复【44楼】AIDN
楼主位的c1短路效果更好，简化后就是个2倍压电路，25楼同样
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呵呵。。。此处是个4倍压的电路，

不知楼上把c1短路用意何在？

jdw924 · 发表于 2012-1-5 19:33:20

mark

fanwt · 发表于 2012-1-5 21:24:31

倍压电路

AIDN · 发表于 2012-1-5 21:33:54

回复【45楼】GNMXD
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把充完电的c1，噢不是，是和c3分压后充的电白白放光你觉得能完成前期的2倍压？后面的2倍压倒是实在的2倍

AIDN · 发表于 2012-1-5 22:03:15

本坛你搜下倍压电路，引用某大侠的话
【9楼】 yuhang
积分： 1566
派别：
等级： ------
来自：北京五棵松
并联充电，串联放电
________________
你做到了吗？

lihui_mc · 发表于 2012-1-6 15:56:30

楼主，我认为加倍压电路不是缓冲瞬态电流的，主要原因还是为MOS管耐压和效率考虑
从最基本的 Boost电路开始：
引用图片【楼主位】GNMXD
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(原文件名:2.jpg)
理论上不用加什么倍压电路也是可以升到500伏的，至于为什么不这么用，因为这是实际元件，MOSFET是有耐压的，耐压高的MOSFET其内阻一般比较大，电流不容易做大，耐压低的MOSFET其内阻小，峰值电流容易买到大的。所以用低压MOS管，效率高吧。
5伏升500伏，MOS管的电流至少是输出电流100倍（实际上峰值电流还不只吧），所以就用了一个2倍压电路来，这样，MOS管耐压要求就没那么高了。
比如说IRF640，耐压200V，电流16A,内阻180毫欧
2SK1120 耐压1000伏，电流8A,内阻1.5欧
我估计设计者就是这么考虑的

lihui_mc · 发表于 2012-1-6 16:13:38

上面说错了，倍压电路是两节的，应该是4倍压，意思是说，假设MOS管漏极电压的峰值是100伏，那么可以升到200伏，这明明是2倍，为什么说是4倍，因为我们说MOS管的峰值电压，是单极性的，可以看成一个双极性峰峰值50伏的，所以倍数就是200/50=4。

希望我没说错，我是这样理解的。

zkcheng606 · 发表于 2012-1-6 16:20:23

mark

AIDN · 发表于 2012-1-6 16:32:49

汗，楼上几位要知道在这个例子里没有负压，c1并不能完成反向充电，硬套人家的倍压电路是会出问题的

jyjmaster · 发表于 2012-1-6 16:46:10

mark哈哈。。

GNMXD · 发表于 2012-1-6 17:09:46

回复【51楼】lihui_mc 软硬兼施
上面说错了，倍压电路是两节的，应该是4倍压，意思是说，假设mos管漏极电压的峰值是100伏，那么可以升到200伏，这明明是2倍，为什么说是4倍，因为我们说mos管的峰值电压，是单极性的，可以看成一个双极性峰峰值50伏的，所以倍数就是200/50=4。
希望我没说错，我是这样理解的。
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是的，这边是单极性的。

四倍压电路在这只能实现二倍压。我上传的word文档中有描述。

GNMXD · 发表于 2012-1-6 17:17:13

回复【53楼】AIDN
汗，楼上几位要知道在这个例子里没有负压，c1并不能完成反向充电，硬套人家的倍压电路是会出问题的
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谢谢。。。

catx · 发表于 2012-1-6 17:20:41

mk
最近可能恰好要用到

.oOo. · 发表于 2012-1-6 17:23:21

mark

cddyy · 发表于 2012-1-6 17:34:35

标记下。

wukaka · 发表于 2012-1-6 21:46:50

受教了！谢谢！

get500wan · 发表于 2012-1-6 22:03:22

mark, 升压电路

dinnr · 发表于 2012-1-26 23:13:30

学习了

dragonbbc · 发表于 2013-2-18 16:51:02

模电不好，MARK了慢慢研究

jz701209李 · 发表于 2013-2-19 15:58:56

学习一下....

lxliang09 · 发表于 2013-2-20 15:39:20

mark

oszp1688com · 发表于 2013-2-21 09:01:49

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

wy2000 · 发表于 2013-2-21 09:13:36

用反激不是更简单可靠？

caesar_song · 发表于 2013-2-21 09:27:01

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

zhenglingo · 发表于 2013-6-7 16:35:09

标记，学习

Eastnorth · 发表于 2013-9-2 17:41:22

MAX641为什么这么贵？官网上$5.6/pcs @1K. 有没有能实现这个升压功能的可替换的IC？

Eastnorth · 发表于 2013-9-9 23:00:54

GNMXD 发表于 2012-1-6 17:17
回复【53楼】AIDN
汗，楼上几位要知道在这个例子里没有负压，c1并不能完成反向充电，硬套人家的倍压电路是 ...

请教楼主。按照一楼的图搭了个电路，但最高只能输出190V啊。是哪个元件选的不对吗？楼主的电感使用的22uH吗？还有那几个电容用的是103/1Kv吗？

cvdx526 · 发表于 2014-8-8 09:14:34

厉害！！！

avr9299 · 发表于 2014-8-12 08:44:01

电感储能，加倍压

waymcu · 发表于 2014-10-19 13:11:49

学习一下....

laoerge · 发表于 2014-12-29 21:35:49

同问实现这个功能用什么IC好

分析分析 5V 升压到 500V 的高压电路！！

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