一种推挽式TTL倍压器电路

一种推挽式ttl倍压器电路
技术领域
1.本实用新型涉及一种倍压电路设计的技术，尤其一种适用于+5v供电的推挽式ttl倍压器电路。


背景技术：

2.由较高直流电压获取低压直流电源比较简单，要求不高的话，可直接在回路里串联一个电阻实施降压，从而获取降压电源；要求稍高些的话，可利用三端稳压78或79系列模块实现降压输出，效果不错，其输出标定电流可达1.5a左右。
3.但以上方案只能实现经高电压电源降压输出低电压电源，如希望实现由低压向高压升压输出并不容易，当然可以直接采用专业的dc/dc转换模块，dc/dc模块型号众多，升压、降压皆有相应系列可以选择，甚是方便，但dc/dc模块价格比较昂贵，且体积通常较大、比较挤占空间，不适用于体积较小的电子设备的设计。
4.比如，ttl电路的电源供电只允许在+5v
±
10%范围内，如果在电路设计中需要提升直流电压而且应用于输出电流不大的设备中，甚至需要正负两组电源、但只有一套电源的供电装置中时，可以利用直流倍压整流技术将现有直流电源升高到近两倍的电压值，需要的话可以再利用三端稳压模块继续稳压、或其它办法以提供更稳定的直流输出。
5.故本ttl倍压器电路只 适用于5v电源而又需要较高电压的小电流电路上。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、使用可靠的适用于ttl电路的倍压器电路设计的技术。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种推挽式ttl倍压器电路，其包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻rl、电容c1、电容c2、电解电容c3、电解电容c4、电容c5、电解电容c6、与非门n1、与非门n2、与非门n3、与非门n4、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、+5v电源，所述与非门n1的两个输入端短接，所述与非门n2的两个输入端短接，所述与非门n3的两个输入端短接，所述与非门n4的两个输入端短接，所述与非门n1的输入端同时通过所述电阻r1连接工作地、以及通过所述电容c2连接所述与非门n2的输出端，所述与非门n2的输入端同时通过所述电阻r2连接工作地、以及通过所述电容c1连接所述与非门n1的输出端，所述与非门n2的输出端连接所述与非门n3的输入端，所述与非门n3的输出端同时连接所述与非门n4的输入端、以及所述电解电容c3的负极，所述与非门n4的输出端依次通过反向所述电解电容c4、正向所述二极管d4、正向所述电解电容c6连接工作地，所述电解电容c3的正极通过正向所述二极管d2连接所述电解电容c6的正极，所述+5v电源同时通过正向所述二极管d1连接所述二极管d2的正极、以及通过正向所述二极管d3连接所述二极管d4的正极，所述电解电容c6的正极依次通过电阻r3、电容c5连接工作地，所述电解电容c6的正极同时通过所述电阻rl连接工作地，所述电解电容c6的正极输出倍压电压uo。
附图说明
8.附图1、附图2、附图3、附图4、附图5用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，附图1 是二倍压整流基本电路；附图2是基于ttl电路的倍压整流技术的基本应用；附图3是ttl倍压器基本电路输出电压与电流关系；附图4是改进型的推挽式ttl倍压器电路；附图5是改进型推挽式ttl倍压器输出电压与电流关系。
具体实施方式
9.何谓倍压整流技术，倍压整流电路，就是利用滤波电容的存储作用，由多个电容和二极管可以获得几倍于变压器副边电压的输出电压，称为倍压整流电路。如图1所示，图1是二倍压整流基本电路。
10.图1所示的二倍压整流电路，u2为变压器副边电压有效值。其工作原理简述如下：当u2正半周时，a点为正，b点为负，使得二极管d1正偏导通，d2反偏截止；电容c1按照图1中实线电流方向充电；c1上的电压极性为右正左负，峰值可达。当u2为负半周时，a点为负，b点为正，电容c1上的充电电压与变压器的副边电压相加，使得二极管d2正偏导通、d1反偏截止；电容c2按照图1中虚线电流方向充电，c2上的电压极性为下正上负，峰值可达。
11.可见，正是由于电容c1对电荷的存储作用，使输出电压（即电容c2上电压）为变压器副边电压峰值的2倍，利用同样原理可以实现所需倍数的输出电压。
12.这种基于ttl电路的倍压整流技术的基本应用电路如图2所示，电路中ic1（型号7437）为ttl开路输出2输入端四与非缓冲器，其中n1、n2、n3、n4皆为其中一个与非缓冲器。
13.基于与非门的对称性多谐振荡器：多谐振荡器是一种自激振荡电路，因为没有稳定的工作状态，故多谐振荡器也称为无稳态电路，具体地说，如果一开始多谐振荡器处于0状态，那么它在0状态停留一段时间后将自动转入1状态，在1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。
14.在图2中，与非缓冲门n1、n2、耦合电容c1、c2、反馈电阻r1、r2接成一个20khz的对称型非稳态多谐振荡器，其振荡过程简单介绍如下。
15.上电前，电容器c1、c2两端的电压均为0，即电容充电电荷为“0”，与非门n1、n2的输出皆为“0”；上电瞬间，由于随机性的因素，n1、n2的输出都有可能抢先反转为“1”，下面以n1输出抢先反转为“1”讨论该多谐振荡器的振荡过程，至于n2输出抢先反转为“1”，原理类似，不再讨论。
16.如果n1输出首先反转为“1”，基于电容端电压不能突变的特性（电容初始电压为0，上电瞬间两极相当于短路），与非门n1的输出“1”通过耦合电容c1将“1”耦合到与非门n2的输入端，n2的输入电压超过其阈值电压，n2输出保持“0”不变，基于同样道理，n2的输出“0”通过耦合电容c2（上电瞬间同样短路）耦合到n1的输入端，n1输入端电压低于其阈值电压，保证n1输出为稳定的高电平“1”不变、n2的输出端为稳定的低电平“0”，此时该振荡器输出（n2的输出）为稳定的状态“0”。
17.由于c2没有充电通道，故其端电压仍为0，同时n1的输出高电平“1”通过电阻r2、工作地为电容c1建立充电通道，c1充电充电开始，随着c1电压的不断升高，n2的输入端电位不断降低，当n2的输入端电位降低到n2的阈值电压、继续降低无穷小值时，n2的输出端反转为
高电平“1”。
18.紧接上文，由于电容c2初始端电压为0v，相当于短路，n2的输出“1”通过c2耦合到n1的输入端，此时n1的输入端电压高于n1的阈值电压，n1的输出反转为“0”，基于电容c1端电压不能突变的特性，n2的输入端电位处于负电位，低于n2的阈值电压，保证n2的输出电平为稳定的高电平“1”，振荡器的输出为“1”。
19.c1通过电阻r2放电，其端电压逐渐降低为0v，同时n2的输出高电平“1”通过电阻r1、工作地为电容c2建立充电通道，c2充电开始，随着c2电压的不断升高，n1的输入端电位不断降低，当n1的输入端电位降低到n1的阈值电压、继续降低无穷小值时，n1的输出端反转为高电平“1”，此时c1的端电压已经放电到0v，n1的输出“1”通过短路电容c1耦合到n2的输入端，高于n2的阈值电压，n2的输出反转为“0”。
20.基于c2端电压不能突变的特性，n1的输入端为负电位，低于n1的阈值电压，保证n1输出为稳定的高电平“1”不变、n2的输出端为稳定的低电平“0”，此时该振荡器输出（n2的输出）为稳定的状态“0”。
21.以上过程循环往复，电路表现为一个自激多谐振荡器，n2输出端为一个20khz的矩形脉冲波。
22.在图2中，由与非门n2输出非稳态多谐振荡信号，n2的输出驱动n3，n3在非稳态多谐振荡器和倍压电路之间起缓冲器的作用，同时将振荡信号进一步放大，当n3的输出为低电平时，电解电容c3通过二极管d1、n3的输出端“0”由电源5v充电至+4.4v左右，同时+5v电源另外通过d1、d2为电容c4充电。
23.当n3的输出反转为高电平时，基于电容c3端电压不能突变的特性，此时c3相当于一个电压源，极性右正左负，c3正端电压是n3输出高电平与c3电压源之和，电容c3的正端电压约为+9v，这样c3通过d2向c4放电，若负载开路即电容c4无电流输出时，c4最后充电到约+8.5v，不过即使能够输出少量的有效电流，输出电压也很快下降，如图3所示，这是图2所示基于ttl电路的倍压整流技术的基本应用电路的不足之处。
24.基于图2电路，要想得到稳定的多的输出电压，可用图4所示的推挽式ttl倍压器电路，该电路的输入端振荡信号与图2电路中基于与非门的对称性多谐振荡器信号相同。
25.从图4可以看到，该ttl倍压器电路包括自激多谐振荡器电路、缓冲器电路、振荡信号正半周倍压整流电路、振荡信号负半周倍压整流电路、滤波电路、负载电路、+5v电源电路。
26.当n2输出的振荡信号为正半周（占空部分）时，n3的输出为低电平，+5v电源通过二极管d1为电容c3充电，同时与非门n4的输出为高电平，该高电平与电容c4的已充电荷（这时c4可以看做一个电压源）叠加，形成一个大约9v的电压源，由c4正端通过二极管d4向电容c6放电，即c6被充电。
27.当n2输出的振荡信号为负半周（非占空部分）时，n3的输出为高电平，该高电平与电容c3的已充电荷（这时c3可以看做一个电压源）叠加，形成一个大约9v的电压源，由c3正端通过二极管d2向电容c6放电，即c6被充电；同时，n4输出为低电平，+5v电源通过二极管d3为电容c4充电（为下半周放电作准备）。
28.可以看出，由于电容c6在整个振荡周期内被连续地充电，称为推挽式倍压整流电路，故输出电压uo就会更加稳定、平滑。如图5所示。
29.这种ttl倍压器恰好适用于只有5v电源但又需要较高电压的小电流电路上，由于采用推挽式倍压整流，故输出电压相比较基本倍压整流电路的输出电压更平滑、稳定，纹波特性较好。