自舉電路是指用電容器使放大電路中某部分產(chǎn)生自舉現(xiàn)象，從而達(dá)到提高電路的增益和擴(kuò)展電路的輸出動(dòng)態(tài)范圍，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(dá)到數(shù)倍電源電壓。

工作原理

圖1是一個(gè)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?cè)趫D1這個(gè)電路的基礎(chǔ)上增加一級(jí)射極跟隨電路，如圖2所示，由于射極跟隨電路的電壓放大倍數(shù)小于1，但又非常接近于1，假設(shè)射極跟隨電路的電壓放大倍數(shù)為0.95，則三極管的Ve=0.95VB，由于電容C對(duì)交流而言，相當(dāng)于短路，所以B點(diǎn)的電壓VB等于發(fā)射極電壓，即VB=VE，而點(diǎn)A的電壓就是VB，所以此時(shí)流過電阻R的電流為：

從以上可見，由于電容C的作用，流過電阻R的電流僅為原來的1/20.對(duì)局部電路而言，也就是相當(dāng)于大怒R增大了20倍，從而實(shí)現(xiàn)了電路參數(shù)的自舉。所以能自舉，是由于電容C的加入。結(jié)論就是：電路的自舉就是利用電路中不同節(jié)點(diǎn)的電位差，通過電容的反饋?zhàn)饔脕砀淖冸娐纺骋稽c(diǎn)的點(diǎn)位，使電路中的電位發(fā)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(dá)到提高電路增益的目的，若從反饋的角度來看自舉，實(shí)質(zhì)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(dāng)vI =0時(shí)，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(dāng)時(shí)間常數(shù)R3C3足夠大時(shí)，vC3（電容C3兩端電壓）將基本為常數(shù)（vC3 ?VC3），不隨vi而改變。這樣，當(dāng)vi為負(fù)時(shí)，T1導(dǎo)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(diǎn)電位升高，D點(diǎn)電位vD也自動(dòng)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(dǎo)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(duì)JFET放大器的襯底進(jìn)行自舉的減小又JFET輸入電容的非線性引起的失真，在這個(gè)電路中，第二反饋分壓器使U1的襯底自舉，當(dāng)R1=500KM（源阻抗）時(shí)，在10KHz上的總諧波失真（THD）減小了個(gè)數(shù)量級(jí)。

電容自舉電路電路圖（三）

OTL功率放大器中要設(shè)自舉電路，圖3所示是自舉電路。電路中的C1，R1和R2構(gòu)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(hào)為正半周期間VT2導(dǎo)通、放大，當(dāng)輸入VT2基極的信號(hào)比較大時(shí)，VT2基極信號(hào)電壓大，由于VT2發(fā)射極電壓跟隨基極電壓，VT2發(fā)射極電壓接近直流工作電壓+V，造成VT2集電極與發(fā)射極之間的直流工作電壓減小，VT2容易進(jìn)入飽和區(qū)，使三極管基極電流不能有效地控制集電極電流。

圖3

（1）換句話講，三極管集電極與發(fā)射極之間直流工作電壓減小后，基極電流增大許多才能使三極管集電極電流有一些增大，顯然使正半周大信號(hào)輸出受到抑制，造成正半周大信號(hào)的輸出不足，必須采取自舉電路來加以補(bǔ)償。自舉電路實(shí)質(zhì)是在放大器的局部引入正反饋。

（2）自舉電路靜態(tài)分析。靜態(tài)時(shí)，直流工作電壓+V經(jīng)Rl對(duì)Cl充電，使Cl上充有上正下負(fù)的電壓UC1，這樣電路中B點(diǎn)的直流電壓等于A點(diǎn)的直流電壓加上UC1，B點(diǎn)的直流電壓高于A點(diǎn)電壓。

（3）自舉過程分析。加入自舉電路后，由于Cl容量很大，它的放電回路時(shí)間常數(shù)很大，使Cl上的電壓Uci基本不變。正半周大信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，A患電壓升高導(dǎo)致B點(diǎn)電壓也隨之升高。電路中，B點(diǎn)升高的電壓經(jīng)R2加到VT2基極，使VT2基極上的信號(hào)電壓更高（正反饋過程），有更大的基極信號(hào)電流激勵(lì)VT2，使VT2發(fā)射極輸出信號(hào)電流更大，補(bǔ)償VT2集電極與發(fā)射極之間直流工作電壓下降而造成的輸出信號(hào)電流不足。

（4）隔離電阻作用。自舉電路中，Rl用來將B點(diǎn)的直流電壓與直流工作電壓+V隔離，使B點(diǎn)直流電壓有可能在某瞬間超過+ Vo當(dāng)VT2中正半周信號(hào)幅度很大時(shí)，A點(diǎn)電壓接近+V，B點(diǎn)直流電壓更大，并超過+V，此時(shí)B點(diǎn)電流經(jīng)Rl流向電源+V（對(duì)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(diǎn)直流電壓最高為+V，而不可能超過+V，此時(shí)無自舉作用。可見設(shè)置隔離電阻Rl后，大信號(hào)時(shí)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(shí)際上，圖１的輸出電壓幅值達(dá)不到Vom= Vom/2，這是因?yàn)楫?dāng)vi為負(fù)半周時(shí)，T1導(dǎo)電，因而iB1增加，由于RC3上的壓降和VBE1的存在，當(dāng)K點(diǎn)電位向+VCC接近時(shí)，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(fù)載的電流，使RL兩端得不到足夠的電壓變化量，致使Vom明顯小于VCC/2。

（2）改進(jìn)辦法

如果把圖１中D點(diǎn)電位升高， 使VD＞+VCC， 例如將圖中D點(diǎn)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

當(dāng)R3C3足夠大時(shí)，VC3不隨vi變化，可認(rèn)為基本不變。這樣，當(dāng)vi為負(fù)時(shí)，T1導(dǎo)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(diǎn)電位升高，D點(diǎn)電位vD也自動(dòng)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(dǎo)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(xiàng)目的IPM型號(hào)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(duì)原理圖中第一路自舉電路進(jìn)行分析。IPM模塊自舉電路僅由自舉電阻R62、自舉二極管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(dāng)VS因?yàn)橄聵虮酃β势骷?dǎo)通被拉低到接近地電位GND時(shí)，控制電源VCC會(huì)通過R62和D9給自舉電容E1充電。當(dāng)上橋臂導(dǎo)通，VS上升到直流母線電壓后，自舉二極管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(cè)的高壓串到控制電源低壓側(cè)而燒壞元器件。此時(shí)E1放電，給上橋臂功率器件的門極提供驅(qū)動(dòng)電壓。當(dāng)VS再次被拉低時(shí)，E1將再次通過VCC充電以補(bǔ)充上橋臂導(dǎo)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?cái)[動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。如圖2所示，自舉電路給E1充電，E1的電壓基于上橋臂輸出晶體管源極電壓上下浮動(dòng)。

由于運(yùn)行過程中反復(fù)地對(duì)自舉電容進(jìn)行充放電，因此必須選擇適當(dāng)?shù)?a target="_blank">參數(shù)，保證自舉電容上的電壓在電機(jī)運(yùn)行時(shí)保持高于欠壓鎖定電平。

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