說到升壓電路，大部分人第一反應是BOOS升壓電路，今天我們就介紹一下成本更低的電容自舉升壓電路，它一般用于MOS管驅(qū)動電路的開啟部分，利用簡單的自舉升壓二極管和自舉電容以及電阻就能實現(xiàn)比電源電壓更高的驅(qū)動電壓輸出，極具性價比。如果你對比一下目前主流的MOS管門驅(qū)動IC，你會發(fā)現(xiàn)這些驅(qū)動IC的驅(qū)動電壓一般都在10-15V之間，所以該電路在MOS管集成驅(qū)動IC中應用廣泛。
二.自舉電容電路的原理以及器件選型
1.原理講解
我們以基于IC驅(qū)動的半橋開關電路為例，驅(qū)動IC內(nèi)部其實也是半橋輸出拓撲，其工作過程如下：
1.Q1關斷，Q2打開，那么Q2柵極的電壓等于VCC；
2.由于Q2導通，Q1關斷，此時Q1 源極電壓約等于0V，此時VCC電壓通過Rboot→Dboot→Cboot→Q2-GND這樣一個路徑對自舉電容Cboot進行充電；
3.Q2充滿電后，我們把Q2關斷，Q1打開，此時Q1的源極和GND斷開了，相當于浮空，但是我們都知道電容有一個特性就是它兩端的電壓不能突變，所以此時VB處的電壓就約等于200V高壓加上電容兩端的電壓：200+Vc_boot;這么高的電壓如果和15V電壓連通那后果不堪設想，所以自舉二極管Dboot的存在就是防止高壓和15V短路。那么此時的高壓會經(jīng)過VB→HO→R1→Q1的柵極，這樣就相當于通過自舉電路把Q1柵極的電壓抬高了。
MOS管電容自舉驅(qū)動電路
IC內(nèi)部框圖
IC內(nèi)部框圖
2.器件選型
1.自舉電容
這個器件充當了H-side MOS管導通的電流源，所以容值要足夠大，經(jīng)驗值是至少要比MOS管柵極米勒寄生電容大10倍，同時還要考慮電容的直流電壓偏置特性以及溫度對容值的影響，考慮其容值的worse case情況。關于柵極寄生電容我們可以采用下面的公式計算，其中Qg可以在我們選型的MOS管規(guī)格書中找到，Vq1g約等于電源電壓減去自舉二極管正向?qū)▔航担缓蟀延嬎愠鰜淼腃g乘以10就能評估出需要選型的容值。
當然容值不是越大越好，因為容值過大會導致流經(jīng)自舉二極管的峰值電流同步增大，推薦使用低ESR和ESL的瓷片電容，電容額定電壓要大于2倍VCC電壓。
2.自舉二極管
為了降低損耗，以及提高反向恢復速度，推薦使用具有低正向?qū)▔航岛偷图纳Y電容的肖特基二極管。
3.自舉電阻
自舉電阻的作用是限制啟動時流經(jīng)自舉二極管的電流，這個電阻的選型可要慎重，畢竟電阻加電容那就構成了延時電路，直接決定了我們的電容充電時間，你想啊，如果電阻阻值過大，那自舉電容充不了多少電，從來無法正常驅(qū)動MOS，可能連MOS的開啟電壓都達不到，結合自舉電路的開關占空比，我們可以計算出時間常數(shù)：
我們需要測試實際電路的啟動時間來調(diào)整電阻阻值，進而調(diào)整一個合理的啟動時間，Duty cycle指的是自舉電路工作的占空比，這個參數(shù)在對應的IC規(guī)格書中也能找得到，那么什么叫合理的啟動時間呢？說白了就是在自舉電路給電容充電的時間內(nèi)，我們使用到電阻阻值要能使電容兩端電壓達到我們的設定電壓值。其次說到底電阻是為了限流，所以電阻功率得夠，電阻承受得由于電容充電帶來的能量沖擊計算如下：
充電時間計算如下：（這么計算的原因是RC是時間常數(shù)，一般3-5RC就基本能把電容充滿電）
有了能量，有了時間，那么電阻得功率就等于：P=E/t，輕松得到了。
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