Boot自舉電容的充放電過程及應(yīng)用

自舉電容，內(nèi)部高端MOS需要得到高出IC的VCC的電壓，通過自舉電路升壓得到，比VCC高的電壓，否則，高端MOS無法驅(qū)動(dòng)。

自舉是指通過開關(guān)電源MOS管和電容組成的升壓電路，通過電源對(duì)電容充電致其電壓高于VCC。最簡(jiǎn)單的自舉電路由一個(gè)電容構(gòu)成，為了防止升高后的電壓回灌到原始的輸入電壓，會(huì)加一個(gè)Diode.自舉的好處在于利用電容兩端電壓不能突變的特性來升高電壓。舉個(gè)例子來說，如果MOS的Drink極電壓為12V，Source極電壓原為0V，Gate極驅(qū)動(dòng)電壓也為12V，那么當(dāng)MOS在導(dǎo)通瞬間，Soure極電壓會(huì)升高為Drink減壓減去一個(gè)很小的導(dǎo)通壓降，那么Vgs電壓會(huì)接近于0V，MOS在導(dǎo)通瞬間后又會(huì)關(guān)斷，再導(dǎo)通，再關(guān)斷……。如此下去，長(zhǎng)時(shí)間在MOS的Drink極與Source間通過的是一個(gè)N倍于工作頻率的高頻脈沖，這樣的脈沖尖峰在MOS上會(huì)產(chǎn)生過大的電壓應(yīng)力，很快MOS管會(huì)被損壞。如果在MOS的Gate與Source間接入一個(gè)小電容，在MOS未導(dǎo)通時(shí)給電容充電，在MOS導(dǎo)通，Source電壓升高后，自動(dòng)將Gate極電壓升高，便可使MOS保持繼續(xù)導(dǎo)通。

對(duì)于MOSFET，導(dǎo)通的條件是柵-源極之間的電壓（Ugs）大于某個(gè)閾值，這個(gè)閾值同的管其值不盡相同。下圖所示是一個(gè)NMOS的半橋，對(duì)于低端的管子Q2，由于其源極接地，所以當(dāng)要求Q2導(dǎo)通時(shí)，只要在Q2的柵極加個(gè)一定的電壓即可；但是，對(duì)于高端的管子Q1，由于其源極的電壓Us是浮動(dòng)的，則不好在其柵極上施加電壓以使Q1的Ugs滿足導(dǎo)通條件。試想，理想下，Q2的導(dǎo)通電阻為0，即導(dǎo)通時(shí)，Q2的Uds為0，則Us=Ud，則要求Q2的柵極電壓Ug大于Ud。簡(jiǎn)單地說，要求升壓。

高端管的驅(qū)動(dòng)方法有幾個(gè)，如用隔離變壓器等。自舉型驅(qū)動(dòng)IC具有簡(jiǎn)單、實(shí)用的特點(diǎn)，目前被廣泛地使用。下面簡(jiǎn)要地描述自舉的工作過程，目的是理清自舉的工作原理，更合理地設(shè)計(jì)電路、布局布線和器件選型。

電路簡(jiǎn)圖

首先，如下圖，是一款MOSFET驅(qū)動(dòng)IC的電路圖，值得注意：出于便于分析的初衷，對(duì)電路進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

如上圖，這電路并不陌生，二極管D1和電容C1分別被稱為自舉二極管和自舉電容，有些IC把自舉二極管集成到IC內(nèi)部。

把上圖的驅(qū)動(dòng)作簡(jiǎn)化，只留下它的輸出級(jí)，得到下圖：注：此圖為示意圖，只用于功能的描述。下圖的黃色框內(nèi)可以看作開關(guān)，這樣便于下面分析理解。

充電過程

可以理解，半橋的兩個(gè)禁止同時(shí)導(dǎo)通。下圖是半橋低端管導(dǎo)通的示意圖。

如上圖所示，半橋的高端管關(guān)閉，而低端管開啟，這時(shí)泵二極管和泵電容組成充電回路。由上圖可以得到，+15V的電源經(jīng)過泵二極管、泵電容、再經(jīng)過半橋的低端管、再到地（電源負(fù)極），它們組成回路，對(duì)泵電容進(jìn)行充電，使電容兩邊的電壓為15V，即Uc = 15V。

放電過程

這時(shí)再分析半橋低端管關(guān)閉的情況，如下圖所示：

由于半橋低端管關(guān)閉，上文所述的回路被截?cái)?，泵二極管處于反向截止。由于高端管開啟，

所以Ug = Uc + Us。

可得 Ugs = Ug - Us = Uc 。

由于充電過程中，電容已被充電，所以Uc的電壓大概為15V。

即Ugs = 15V 。這個(gè)電壓可以開啟高端管的MOSFET。

至此，已完成一個(gè)PWM周期內(nèi)，自舉電路的工作過程，可以理解為泵電容的充放電過程。審核編輯：郭婷