自举电路工作原理是什么

自举电路（Bootstrap Circuit）是一种广泛应用于电子和电力系统中的重要电路，尤其在需要提高输入信号电平以控制高侧开关时扮演关键角色。‘自举’这一术语源于“引导自己上升”的意思，在电路中，它通过储能元件将电压升高至高于输入电压的值。这种电路常见于功率MOSFET或IGBT的驱动电路中。

在所示的自举电路中，只需一个15至18伏的电源便可为逆变器的驱动级提供所需能量。在此配置中，所有的半桥低端IGBT都直接与该电源连接。而半桥高端IGBT的驱动器则通过自举电阻Rboot和自举二极管VF与电源Vb相连。每个驱动器配备一个自举电容Cboot，用于电压缓冲。

当低端开关S2激活，源电压Vs降至电源电压Vcc以下时，电流通过自举二极管和自举电阻Rboot向自举电容Cboot充电，从而在其两端形成悬浮电压Vbs。这个悬浮电压支持高端输出HO相对于Vs的切换。在高端开关S1操作期间，如果Vs达到高电平，自举二极管会反向偏置，使悬浮电压Vbs与电源Vcc隔离。

自举电路的一个典型应用是在电源转换器中，用于提供比输入电压更高的驱动电压，以确保MOSFET等开关器件能够充分导通。这在高效能电源设计中尤为重要，因为即使是微小的传导损失也可能大幅影响整个系统的效率。

在设计自举电路时，对电容和二极管的选型非常重要。自举电容需要具有足够的容量来储存所需的能量，并且其耐压要高于工作电压。自举二极管则需要有足够快的恢复速度，以应对高速开关操作，同时还应具备足够的电流承受能力。

此外，自举电路在某些情况下可能受到电荷泄漏或电容放电的影响，因此在要求持续稳定输出的应用中，可能需要采用额外的电路措施来维持电容的充电状态，如使用低压差稳压器（LDO）来保持电容充电电压的稳定。