加速电容的作用

时间:2024-03-26 12:51:16

有位网友发了一个很有意思的电路,大概意思是自己搭了一个很基本,非常简单三极管驱动电路,本意是想将信号反向一下,但是输出并不像预期的那样,输出波形纹丝不动,并没有进行反向输出,查了之后看三极管导通频率为100MHz,但是现在的脉冲才1M左右,非常郁闷,请求指导。
他的输入波形与输出波形如下:
加速电容的作用
有人觉得三极管是假的,有人建议降低R3的阻值,还有人觉得8050的开关速度不够,很多猜想。

其中有位网友建议,R1上面并联一个100nF的电容试试,楼主并联之后,果不其然,问题得到解决,如下图所示:
加速电容的作用
这里涉及到一个叫做“加速电容”的概念。(以下内容参考自电源研发精英圈)

由于电荷存储效应,晶体管BE之间有一接电容,与Rb构成RC电路,时间常数较大影响了晶体管的导通和截至速度(即开关速度)。

加速电容的作用
1、控制脉冲低电平时,电路达到稳态时,晶体管截至,电容两端电压为零。
2、控制脉冲高电平到来时,由于电容电压不能突变,电容需继续保持零,这样,左边输入突变为高电平,晶体管基极B电压突变到高电平,使晶体管迅速导通;电容被充电到脉冲电平电压;进入到稳态,电容电压为脉冲电平电压。
3、此后,当控制脉冲低电平到来时,由于电容电压不能突变,需继续保持脉冲电平电压,因此,基极电压从零(实际为be压降)跳变到负的脉冲电平电压,使得晶体管迅速从饱和状态转到截至状态;此后,电容通过R放电,达到稳态时,两端电压为零。
4、然后,重复以上过程。

电路中,电容并联在R1上,称之为加速电容,目的是加**极管导通和截至的转换速度。

再详细分析一下

加速导通过程:当输入信号电压Ui从0V跳变到高电平时,由于电容Cl两端的电压不能突变,加到VT1基极的电压为一个尖顶脉冲,其电压幅值最大,如下图3所示,这一尖顶脉冲加到VT1基极,使VT1基极电流迅速从OA增大到很大,这样VT1迅速从截止状态进入饱和状态,加速了VT1的饱和导通,即缩短了VT1饱和导通时间(三极管从截止进入饱和所需要的时间)。
加速电容的作用
维持导通过程:在t0之后,对Cl的充电很快结束,这时输入信号电压Ui加到VT1基极的电压比较小,维持VT1的饱和导通状态。

加速截止过程:当输入信号电压U从高电平突然跳变到0V时,如图3(b)所示的tl时刻,由于Cl上原先充到的电压极性为左正右负,加到VT1基极的电压为负尖顶脉冲。由于加到VT1基极的电压为负,加快了VT1从基区抽出电荷的过程,VT1以更快的速度从饱和转换到截止状态,即缩短了VT1向截止转换的时间。

注意:MOS的G级限流电阻同理可以考虑并联加速电容。

此外如下是网友的一些看法与建议
1、8050是小功率管子,加速电容用100nF偏大了。用100-1000pF差不多。
2、并联电容是不合适的。应该考虑换别的BJT或者换MOS管。
3、并联一只开关二极管也可以。
4、这个原理有点像自举电容,不过我有点疑问,在导通瞬间,由于电容电压不能突变,此时电阻被短路,失去保护基集的作用,这个作用过程虽然短暂,但如果电流过大,也会存在被击穿危险。

自举电容
自举电容主要应用电容的特性-----电压不能突变,总有一个充电放电的过程而产生电压自举、电位自举作用的。

自举电容的作用
1,自举电容是利用电容两端电压不能突变的特性,当电容两端保持有一定电压时,提高电容负端电压,正端电压仍保持于负端的原始压差,等于正端的电压被负端举起来了。实际就是正反馈电容,用于抬高供电电压。自举电容就是一个自举电路。
2,自举电路也叫升压电路,利用自举升压二极管,自举升压电容等电子元件,使电容放电电压和电源电压叠加,从而使电压升高.有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。

应用实例
1.利用自举电路提高射极跟随器的输入电阻。射随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点,所以在电子线路中的应用是极为广泛的。图3是一典型射极跟随器电路,由于基极采用的是固定偏置电路,所以无法保证工点的稳定。
2.利用自举电路扩大电路动态范围。利用自举电路可以扩大放大器的输出动态范围。
3.利用自举电路提高电路益增。
4.利用自举电路解决交、直流参数设置。