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、负极之间将维持一定的电压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+U0，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D0、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。
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D0、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，上部自然会感应出电动势e2方向亦为上正下负，若D0的负极接在L0的中点，则有e2=e1(若不在中点，则有e2e1)，该电动势会通过D0对C0充电，使电容C0上出现大小与e2相等的电压，即升压电容C0上会维持12 V的电压，而C0的负极与电源12 V相连，这样C0正极对地的实际电位应是12 V电源电压与C0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D0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，若D0的负极不是连接在L0的中间点，例如上部匝数偏多，则C0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C0上有Ec／2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点电位的升高而下降，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。
(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。
N750为一电子开关电路，型号为C70851，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脚接的电容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卡电路使用。
2 利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ε=L×di／dt，即电感量大小一定后，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。
(2)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ε，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。
3 倍压整流升压电路
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)LCD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=-3×2.5V=-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。
(2)DC-AC-DC逆变升压电路
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，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。
关键字：供电电路 高压 直流
编辑：探路者 引用地址：低压直流供电电路中高压直流的产生
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、负极之间将维持一定的电压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+U0，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D0、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。
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D0、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，上部自然会感应出电动势e2方向亦为上正下负，若D0的负极接在L0的中点，则有e2=e1(若不在中点，则有e2
(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C0上有Ec／2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点电位的升高而下降，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。
(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。
N750为一电子开关电路，型号为C70851，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脚接的电容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卡电路使用。
2 利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ε=L×di／dt，即电感量大小一定后，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。
(2)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ε，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。
3 倍压整流升压电路
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)LCD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=-3×2.5V=-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。
(2)DC-AC-DC逆变升压电路
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，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。
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倍压，经过n个周期后，除C1上为峰值的1倍压外其余均为2倍压，这样只要电路输出电流不太大，就可以确保从不同的位置取出峰值的1倍压、2倍压、…、n倍压的直流。
综合上述3种形式的升压电路，它们都是建立在电容储能后两极维持一定数值的电压这一基础之上。当单只电容上的电压达不到要求数值时，利用2只或2只以上的电容按一定方式进行组合，最终从电容器所在电路的某2 点取出所需电压。但无论采取何种形式的变换电路，最后得到的较高电压其能量均是取自低压直流电流，即在遵从能量守恒的前提下电压转换只是电能表现形式的改变。
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基于双单片机通信的无刷直流电动机控制系统
在无刷直流电动机控制系统中，通常用DSP对信号进行采集和处理。但由于DSP的价格昂贵，在一些实时性要求不高的场合，可以用MCS-51单片机来代替DSP控制无刷直流电动机的起停、正反转和调速。
本文设计并实现了一种基于双单片机通信的无刷直流电动机控制系统。该设计方案电路简单、可靠性强、价格便宜。系统主要包括单片机控制电路、逻辑保护电路、过流保护电路、驱动电路、测速电路、转子位置检测电路等。其原理如图1所示。
表1 电机正转换相表
H1
H2
H3
导通的管子
控制字
1
0
1
Q1,Q2
0x0f
[工业控制]
电动汽车直流充电新国标发布：功率提升至800kW
9月14日消息，近日，由工业和信息化部提出、全国汽车标准化技术委员会归口的 GB/T20234.1-2023《 电动汽车 传导 充电 用连接装置 第1部分：通用要求》和GB/T20234.3-2023《 电动汽车 传导 充电 用连接装置 第3部分：直流 充电 接口》两项推荐性国家标准正式发布。 新标准在沿用我国现行直流充电接口技术方案、保障新老充电接口通用兼容的同时，将最大充电电流从 250 安培提高至800安培、充电 功率 提升至800千瓦。 同时增加了主动冷却、温度监测等相关技术要求，优化完善了机械性能、锁止装置、使用寿命等试验方法，有利于进一步提升传导充电连接装置的环境适应性、安全性和可靠性，并同时满足直流小 功率
[汽车电子]
电气控制与PLC_第2版
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