自举电容原理与实例详解

自举电容原理与实例详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_44634860/article/details/139131282

自举电容（Bootstrap Capacitor）是电子电路中一种重要的元器件，特别是在BUCK电路中发挥着关键作用。本文将从原理、实例和选型三个方面，深入讲解自举电容的工作机制及其应用要点。

原理

自举电容的工作原理基于电容两端电压不能突变的特性。通过改变电容低电压一侧极板的电压，可以抬高另一侧电容极板的电压，从而实现电压的提升。这种机制在需要高侧驱动的电路中尤为重要。

实例

在BUCK电路中，通常使用NMOS管作为开关器件。然而，NMOS管更适合传递低电压信号。为了确保NMOS管在高侧能够可靠导通，就需要用到自举电容。下面是一个简略的BUCK电路示意图：

1. 当Q1断开，Q2闭合时，SW处直接被拉到GND（地电位），此时自举电容Cboot通过boot_charge进行充电，直到Cboot两极板间的电压等于boot_charge。
2. 当Q2断开，Q1闭合时，SW处的电压由0V跃升至Vin。由于电容两端电压不能突变的特性，Cboot下极板电压也跃升至Vin，而Cboot上极板电压则随之升高至Vin+boot_charge。此时，将Cboot上极板的电压作为控制信号输入到Q1的G极（栅极），确保Q1的GS极之间电压大于阈值电压Vgs(th)，从而保证Q1持续导通。

如果没有自举电容Cboot，当Q1闭合后，SW的电压升高会导致Vgs（栅源电压）减小，最终可能不足以维持Q1的导通状态，导致电路无法正常工作。

选型要点

在选择自举电容时，主要需要考虑以下两个方面：

1. 容值：Cboot的容值不能太小。这是因为Cboot中存储的能量需要足够维持Q1导通期间的持续供应，以防止Q1因栅极电压不足而意外断开。

2. 耐压值：Cboot的耐压值通常应为boot_charge与SW之间最大电压差的2倍。这样可以确保Cboot不会因电压过高而被击穿，保证电路的安全运行。

通过以上分析可以看出，自举电容在BUCK电路中的作用至关重要。正确理解和应用自举电容的原理，对于设计和优化电源管理电路具有重要意义。