DC-DC BUCK 芯片的外围电路设计中,我们一般会在 BOOT 和 SW 管脚之间加电容或者电容+电阻组合,这一块的电路叫自举电路,自举电路中的电容、电阻就被称为自举电容、自举电阻。

 

什么是自举电容?

DCDC BUCK 芯片有一个管脚叫 BOOT,有的叫 BST,如下是一个 DCDC 芯片对 BOOT 管脚的解释,在外部电路设计时,BOOT 和 SW 管脚之间,需要加一个电容,一般是 0.1uF,连接到 DCDC 高端 MOS 管的驱动端,这个电容就叫作自举电容。

 

 

自举电容的作用原理?
如下是 DCDC BUCK 芯片的框图,上面的 NMOS 称为 high-side MOSFET,下面的 NMOS 称为 low-side MOSFET。

 

 

当高边 MOS 管打开时,SW 为 VIN,SW 对电感进行充电储能,电感电流呈上升趋势;当低边 MOS 管打开时,SW 为 GND,此时电感通过续流二极管对负载进行供电,理论上高低 MOS 管不能同时打开,所以上下管打开的周期就形成了占空比,根据负载的轻重,来调节占空比,来满足不同负载需求。


以上就是 DC-DC BUCK 的大致原理。


图中的 C 就是自举电容,当低边 MOS 管打开时,SW 接地为 0,BOOT 上的电压由 BOOT Charge 提供,假如是 5V,就对电容进行充电;当关闭低边 MOS 管,选择打开高边 MOS 管,因为高边 Vgs>Vgs(th),所以高边 MOS 管能打开,随着高边 MOS 管打开,SW 上的电压就会变成 VIN。


如果不加这个 C,那当 Vgs<Vgs(th)时,就会出现高边 MOS 管无法打开;加上 C 之后,利用电容电压不能突变的特性,当 SW 变成 VIN,那 BOOT 上的电压就会升为 VIN+5V,此时 Vgs 会大于 Vgs(th),高边 MOS 管就打开了。


自举电容的额定电压如何选?
一般 SPEC 上会给出 BOOT to SW 的最大值,如下图是 6.5V,所以一般选 10V/16V 耐压值的电容即可。

 

 

自举电阻选取
其实在自举电路中,也可以加入电阻,一般叫 BOOT 电阻。BOOT 电容的作用是 SW 在高电平时,利用电容两端电压不能突变特性,会将 BOOT 脚电压泵至比 SW 高的电压,维持高边 MOSFET 的导通状态。


加入了 BOOT 电阻,和 BOOT 电容就构成了 RC 充电电路。


BOOT 电阻的大小决定了高边 MOSFET 的开关速度。一般 BOOT 电阻越大,高边 MOSFET 开的就越慢,这个时候 SW 上的尖峰就越小,EMI 特性就好。BOOT 电阻越小,MOSFET 开的快,SW 上的尖峰就越大,所以有的时候会在 SW 上预留 RC 对地吸收。

 

 

今天的文章到这里就结束了。。。