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分析分析 5V 升压到 500V 的高压电路!!

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(291990737)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 17:59:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
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!



------------------------------------------------------------------------
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。

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(291986273)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 19:13:43 | 显示全部楼层
闭环做了吗,带载能力怎样?这样子损耗会不会有点大?
(291985102)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 19:33:14 | 显示全部楼层
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!
(291984881)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 19:36:55 | 显示全部楼层
坛里哪位是搞电源的,给支支招!
(291984401)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 19:44:55 | 显示全部楼层
电蚊拍?
(291984268)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 19:47:08 | 显示全部楼层
回复【4楼】monlika 电子钟
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呵呵,不是用在电蚊拍上的!
(291983670)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 19:57:06 | 显示全部楼层
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。
(291983649)

出500入0汤圆

发表于 2011-8-29 19:57:27 | 显示全部楼层
mark
(291983221)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 20:04:35 | 显示全部楼层
mark
(291983018)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 20:07:58 | 显示全部楼层
如果四个电容相等,1.25倍压

LZ我算对没有
(291982522)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 20:16:14 | 显示全部楼层
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?
(291982136)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 20:22:40 | 显示全部楼层
不会吧

这得多好的无极性,低漏电的电容~~~~~
(291981883)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 20:26:53 | 显示全部楼层
回复【11楼】GNMXD  
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参考Toff尖峰值
(291981570)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 20:32:06 | 显示全部楼层
回复【13楼】1ongquan
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可否细讲下1.25倍的由来?
(291980263)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 20:53:53 | 显示全部楼层
回复【12楼】weisile
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怎么讲?
(291978611)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 21:21:25 | 显示全部楼层
坛里有搞开关电源的吗?
(291978471)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 21:23:45 | 显示全部楼层
控制信号的频率有多大?400v?带负载的能力呢?
(291977279)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 21:43:37 | 显示全部楼层
仿真试验,发现是2倍压
(291976322)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 21:59:34 | 显示全部楼层
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。
(291975853)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 22:07:23 | 显示全部楼层

(原文件名:未命名.jpg)

开环  45KHz  60%占空比
(291975108)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2011-8-29 22:19:48 | 显示全部楼层
回复【20楼】1ongquan
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谢谢,你的示波器通道A接哪边?
(291974989)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-29 22:21:47 | 显示全部楼层
有空试一试,不知道带载能力如何,合适做个绝缘检测仪?
(291933723)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-30 09:49:33 | 显示全部楼层
利害
(291932071)

出0入0汤圆

发表于 2011-8-30 10:17:05 | 显示全部楼层
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?

//--------------------------
接FET的D
(280926753)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-1-4 19:19:03 | 显示全部楼层
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)
(280925318)

出110入63汤圆

发表于 2012-1-4 19:42:58 | 显示全部楼层
学习了
(280924988)

出60入22汤圆

发表于 2012-1-4 19:48:28 | 显示全部楼层
mark
(280923039)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-4 20:20:57 | 显示全部楼层
倍压电路,
(280921613)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-4 20:44:43 | 显示全部楼层
回复【25楼】GNMXD  
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你还是没明白n倍压的原理
(280919105)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-4 21:26:31 | 显示全部楼层
来看看学习一下
(280880411)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 08:11:25 | 显示全部楼层
mark
(280874044)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 09:57:32 | 显示全部楼层
MARK
(280872857)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 10:17:19 | 显示全部楼层
mark
(280872363)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 10:25:33 | 显示全部楼层
mark
(280870784)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 10:51:52 | 显示全部楼层
好电路,MARK
(280870687)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 10:53:29 | 显示全部楼层
MARK
(280869827)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 11:07:49 | 显示全部楼层
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。
(280869720)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 11:09:36 | 显示全部楼层
回复【27楼】cne53102 苏玉人
mark
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(280866940)

出50入10汤圆

发表于 2012-1-5 11:55:56 | 显示全部楼层
mark
(280865926)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 12:12:50 | 显示全部楼层
学习了
(280861228)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 13:31:08 | 显示全部楼层
学习了
(280857008)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 14:41:28 | 显示全部楼层
MARK
(280852243)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-1-5 16:00:53 | 显示全部楼层
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。。。
(280844417)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 18:11:19 | 显示全部楼层
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
(280839649)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-1-5 19:30:47 | 显示全部楼层
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
-----------------------------------------------------------------------

呵呵。。。此处是个4倍压的电路,

不知楼上把c1短路用意何在?
(280839496)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 19:33:20 | 显示全部楼层
mark
(280832825)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 21:24:31 | 显示全部楼层
倍压电路
(280832262)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 21:33:54 | 显示全部楼层
回复【45楼】GNMXD  
-----------------------------------------------------------------------

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
(280830501)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-5 22:03:15 | 显示全部楼层
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?
(280766106)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-6 15:56:30 | 显示全部楼层
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  
-----------------------------------------------------------------------

(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
(280765078)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-6 16:13:38 | 显示全部楼层
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。
(280764673)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-6 16:20:23 | 显示全部楼层
mark
(280763927)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-6 16:32:49 | 显示全部楼层
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
(280763126)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-6 16:46:10 | 显示全部楼层
mark哈哈。。
(280761710)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-1-6 17:09:46 | 显示全部楼层
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。
-----------------------------------------------------------------------

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。
(280761263)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-1-6 17:17:13 | 显示全部楼层
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
-----------------------------------------------------------------------
谢谢。。。
(280761055)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-6 17:20:41 | 显示全部楼层
mk
最近可能恰好要用到
(280760895)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-6 17:23:21 | 显示全部楼层
mark
(280760221)

出50入0汤圆

发表于 2012-1-6 17:34:35 | 显示全部楼层
标记下。
(280745086)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-6 21:46:50 | 显示全部楼层
受教了!谢谢!
(280744094)

出0入4汤圆

发表于 2012-1-6 22:03:22 | 显示全部楼层
mark, 升压电路
(279011886)

出0入0汤圆

发表于 2012-1-26 23:13:30 | 显示全部楼层
学习了
(245425234)

出0入0汤圆

发表于 2013-2-18 16:51:02 | 显示全部楼层
模电不好,MARK了慢慢研究
(245341960)

出0入0汤圆

发表于 2013-2-19 15:58:56 来自手机 | 显示全部楼层
学习一下....
(245256736)

出0入0汤圆

发表于 2013-2-20 15:39:20 | 显示全部楼层
mark
头像被屏蔽
(245194187)

出0入0汤圆

发表于 2013-2-21 09:01:49 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
(245193480)

出0入0汤圆

发表于 2013-2-21 09:13:36 | 显示全部楼层
用反激不是更简单可靠?
头像被屏蔽
(245192675)

出0入0汤圆

发表于 2013-2-21 09:27:01 | 显示全部楼层
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
(236008587)

出0入0汤圆

发表于 2013-6-7 16:35:09 | 显示全部楼层
标记,学习
(228487814)

出0入0汤圆

发表于 2013-9-2 17:41:22 | 显示全部楼层
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?
(227863842)

出0入0汤圆

发表于 2013-9-9 23:00:54 | 显示全部楼层
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?
(199142222)

出0入0汤圆

发表于 2014-8-8 09:14:34 | 显示全部楼层
厉害!!!
(198798455)

出0入0汤圆

发表于 2014-8-12 08:44:01 | 显示全部楼层
电感储能,加倍压
(192907187)

出0入0汤圆

发表于 2014-10-19 13:11:49 | 显示全部楼层
学习一下....
(186742547)

出0入0汤圆

发表于 2014-12-29 21:35:49 | 显示全部楼层
同问实现这个功能用什么IC好
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