DCDC的高端NMOS的自举小诀窍分享-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2022-07-19
NMOS管的主回路电流标的目的为D极到S极，导通前提为VGS有必然的压差，即VG-VS>VTH；PMOS管的主回路电流标的目的为S极到G极，导通前提为VSG有必然的压差，即VS-VG>VTH。
故普通把NMOS作为下管，S极接地，只需给G极必然电压便可节制其导通关断；把PMOS作为上管，S极接VIN，G极给个低电压便可导通。固然NMOS管也可作为上管，但须要增添自举驱动电路。
对一些拓扑，比方Buck、Boost、Buck-Boost这些用NMOS作为上管的拓扑，就没方法间接用适才说的只给G极一个电平来驱动。
假设此时D极接VIN，S极的电压不定，NMOS管停止时为低电平，导通时靠近高电平VIN，须要板子上给G极一个更高的电压，但此时板子已非常VIN更高的电平了，那末便能够接纳自举驱动电路。
如图为用于驱动上MOS管的电容自举驱动电路。该自举电容经由进程二极管接到VCC端，下接上MOS管的S极。当驱动电路驱动下MOS管导通时，VCC经由进程二极管、RBOOT、下MOS管，对CBOOT充电。
充电时辰为下MOS管的导通时辰，咱们定为Toff（上MOS管）；当下管关断后，驱动电路导通上MOS管，CBOOT的下端电压变为VIN，因为电容两头电压不能渐变，以是CBOOT上的电压天然就被举了起来。
如许驱动电压能力高过输出电压，就能够坚持上管延续导通，此时VBOOT的电压经由进程RBOOT和内部电路放电，放电时辰为Ton（上MOS管）。
自举电容充电进程如图：
下MOS管导通时起头充电，充电电压对时辰的干系如公式一所示：
Vcboot_max = V0 + VCC x [1–exp (-Toff/RC)]；
充电电流对时辰的干系如公式二所示：
I = CdU/dT = C x △Vcboot/Toff。
接上去看一下其放电进程：上MOS管导通时起头放电，放电电压对时辰的干系如公式三所示：
Vcboot_min = exp [ -Ton/ (Rtotal x C) ] x Vcboot_max
放电电流对时辰的干系如公式四所示：
I = CdU/dT = C x △Vcboot/Ton
至此咱们已把握自举驱动电路的“诀窍”。
电容的选型首要基于其耐压值和容量巨细。耐压值要大于即是VCC减去二极管和下MOS管的导通电压。驱动电路上有其余功耗器件由该电容供电，以是请求电容上的电压下跌最好不要跨越本来值的10%，如许能力保障驱动电压。
由以上限定和公式三可推出须要Ton <= （Rtotal x C）x ln0.9。由该式可知Ton的最大值与自举电容和自举电阻的巨细有关。若是容值太小，其两头的电压降会过大，会呈现占空比没法睁开的环境。
可是容值也不能太大，太大的电容会致使最小Toff变大，电容充不满电也会致使占空比没法睁开，并且会致使二极管在充电的时辰打击电流过大。
自举电阻的电压即是充电电流乘以其阻值，以是其耐压值要大于最大充电电流乘以其阻值；一样自举电阻的阻值会影响自举电容充电时辰，也会影响占空比, R越大，所需充电时辰越长。
同时自举电阻阻值的增添会下降上MOS管的驱动电压，增添Cgs的充电时辰，从而下降上MOS管导通时的电压电流的变更率和SW波尖峰。
图注：自举电阻为0Ω时，SW的测试波形
将电阻增大到45Ω时，能够较着看出自举电阻越大，SW波回升斜率越小，同时SW的尖峰越小，考证了后面的论断。
图注：电阻增大到45Ω时，SW的测试波形
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