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一文知道自举电路的基本原理

来源:电巢 作者:电巢 2021-04-03 15:33 次阅读

自举电路字面意思是自己把自己抬起来的电路,是利用自举升压电容的升压电路,是电子电路中常见的电路之一。

我们经常在IC外围器件中看到自举电容,比如下图同步降压转换器(BUCK)电路中,Cboot就是自举电容。

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为什么要用自举电路呢?这是因为在一些电路中使用MOS搭建桥式电路,对于下管NMOS导通条件很好实现,栅极G与源极S之间的电压Vgs超过Vgs(th)后即可导通,Vgs(th)通常比较低,因此很容易实现。

pIYBAGBYSGmAEqL9AAGxm7Q45k8817.png

而对于上管Q1而言,源极S本来就有一定的输出,要知道,当上管导通时,漏极D和源极S之间的电压Vds是很小的,如果要想直接驱动栅极G,满足Vgs》Vgs(th)的条件,则需要在栅极G和地之间加一个很高的电压,这个难以实现控制。自举电路应运而生。

有了自举电路,就可以轻松在上管栅极G产生一个高压,从而驱动上管MOS。

具体原理框图如下:

输入总电压VIN经过internal regulator后输出一个直流低压V,用于Vboot充电,这个internal regulator一般是LDO架构的电源

pIYBAGBYSG-AS6o3AAJ5fKnr5lM968.png

当下管Q2导通时,SW电压为0,LDO输出电压V—》二极管—》自举电容C1—》下管Q2,通过这条回路对电容进行充电,电容两端两端电压约等于V,此时A点电压也是V。

当下管Q2断开时,SW位置电压不是0,电容两端存储了电压V,A点电压被太高后比SW位置电压高了V,相当于Q1的栅极G比源极S高了电压V,使得上管Q1导通,此时A点的电压变为V+Vsw,实现了电压抬升,自己把自己的电压举了起来。

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下图是某IC自举电容电压实测波形,黄色和绿色曲线分别是电容两端相对于系统GND的电压波形,粉色是V绿-V黄,是电容两端的电压波形。

pIYBAGBYSHuAMxSfAARcT48BH5U994.png

可以看到随着管子的开关,电容两端的电压一直不变,保持为内部LDO的电压,而电容两端相对于系统GND的电压一直在波动,一会被升上去,一会又降下来,以此实现在需要的时候,电容高边的电压足够高,以驱动上管导通。
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