Boot自举电容的充放电过程及应用

自举电容，内部高端MOS需要得到高出IC的VCC的电压，通过自举电路升压得到，比VCC高的电压，否则，高端MOS无法驱动。

自举是指通过开关电源MOS管和电容组成的升压电路，通过电源对电容充电致其电压高于VCC。最简单的自举电路由一个电容构成，为了防止升高后的电压回灌到原始的输入电压，会加一个Diode.自举的好处在于利用电容两端电压不能突变的特性来升高电压。举个例子来说，如果MOS的Drink极电压为12V，Source极电压原为0V，Gate极驱动电压也为12V，那么当MOS在导通瞬间，Soure极电压会升高为Drink减压减去一个很小的导通压降，那么Vgs电压会接近于0V，MOS在导通瞬间后又会关断，再导通，再关断……。如此下去，长时间在MOS的Drink极与Source间通过的是一个N倍于工作频率的高频脉冲，这样的脉冲尖峰在MOS上会产生过大的电压应力，很快MOS管会被损坏。如果在MOS的Gate与Source间接入一个小电容，在MOS未导通时给电容充电，在MOS导通，Source电压升高后，自动将Gate极电压升高，便可使MOS保持继续导通。

对于MOSFET，导通的条件是栅-源极之间的电压（Ugs）大于某个阈值，这个阈值同的管其值不尽相同。下图所示是一个NMOS的半桥，对于低端的管子Q2，由于其源极接地，所以当要求Q2导通时，只要在Q2的栅极加个一定的电压即可；但是，对于高端的管子Q1，由于其源极的电压Us是浮动的，则不好在其栅极上施加电压以使Q1的Ugs满足导通条件。试想，理想下，Q2的导通电阻为0，即导通时，Q2的Uds为0，则Us=Ud，则要求Q2的栅极电压Ug大于Ud。简单地说，要求升压。

高端管的驱动方法有几个，如用隔离变压器等。自举型驱动IC具有简单、实用的特点，目前被广泛地使用。下面简要地描述自举的工作过程，目的是理清自举的工作原理，更合理地设计电路、布局布线和器件选型。

电路简图

首先，如下图，是一款MOSFET驱动IC的电路图，值得注意：出于便于分析的初衷，对电路进行了简化。

如上图，这电路并不陌生，二极管D1和电容C1分别被称为自举二极管和自举电容，有些IC把自举二极管集成到IC内部。

把上图的驱动作简化，只留下它的输出级，得到下图：注：此图为示意图，只用于功能的描述。下图的黄色框内可以看作开关，这样便于下面分析理解。

充电过程

可以理解，半桥的两个禁止同时导通。下图是半桥低端管导通的示意图。

如上图所示，半桥的高端管关闭，而低端管开启，这时泵二极管和泵电容组成充电回路。由上图可以得到，+15V的电源经过泵二极管、泵电容、再经过半桥的低端管、再到地（电源负极），它们组成回路，对泵电容进行充电，使电容两边的电压为15V，即Uc = 15V。

放电过程

这时再分析半桥低端管关闭的情况，如下图所示：

由于半桥低端管关闭，上文所述的回路被截断，泵二极管处于反向截止。由于高端管开启，

所以Ug = Uc + Us。

可得 Ugs = Ug - Us = Uc 。

由于充电过程中，电容已被充电，所以Uc的电压大概为15V。

即Ugs = 15V 。这个电压可以开启高端管的MOSFET。

至此，已完成一个PWM周期内，自举电路的工作过程，可以理解为泵电容的充放电过程。审核编辑：郭婷