电源先生(PowerMan)
认证:VIP会员
所在专题目录 查看专题
BUCK电路中续流二极管的选型方法和实例
BUCK电路输出电容ESR带来的不良影响
BUCK电路输出电容取值的考量因素
如何选择输出电容ESR参数?
开关电源为何需要自举电路?
BUCK电路自举电容的选型方法
作者动态 更多
挖一个小小电容引发的大大BUG
5天前
我计算的软启动电容值与规格书实例不同,我翻车了吗...
1星期前
软启动时间配置实例
1星期前
什么是软启动?软启动时间?启动时间?
1星期前
什么是浪涌电流?
1星期前

开关电源为何需要自举电路?

5.10 自举电路(Bootstrap Circuit)

在直流开关电源电路中,通常使用的两种高边开关管N-MOSFET自举方法是:二极管&电容自举电路(Diode and Capacitor Bootstrap Circuit)和电荷泵自举电路(Charge Pump Circuit)。

本章节先解释为何需要自举电路,再解释二极管&电容自举电路的原理,进而给出二极管和电容选型的耐压值和过流值依据等。

5.10.1 开关电源为何需要自举电路?

理论上,无论是在开关电源控制器电路还是开关电源转换器电路中,高边开关管使用P-MOSFET和N-MOSFET都是可以的。

我们知道,电源转换器芯片设计中,在晶圆面积相同的情况下,N-MOSFET的导通电阻 R_(DS(ON)) 会比P-MOSFET更小,也就意味着导通功率损耗平均值 I_OUT^2×R_(DS(ON)) 也会更小(参考“3.4.3.1 导通损耗(Conduction Loss)”章节公式(3.302))。

在过流能力相同的情况下,P-MOSFET占用的晶圆面积更大,寄生电容也就越大。

所以,为了降低高边开关管的导通功率损耗(提升电源转换效率)和占用的晶圆面积,现在开关电源转换器电路的高边开关管基本都是使用N-MOSFET类型(图5.33(a)形式,而不是(b)形式)。

而且,为了热量平衡,同步降压转换器芯片中低边N-MOSFET的导通电阻都会比高边N-MOSFET更小。

(a)无须自举式电路的Pch+Nch构造   (b)利用自举式电路的Nch+Nch构造

图 5.33 无需自举和需要自举的降压转换器简化电路

我们知道,N沟道MOSFET导通的条件是,栅源电压 V_GS 要大于栅极阈值电压 V_(GS(TH)) 。

但是,如图5.33(b)所示,当低边N-MOSFET已经关闭,再经过一定的死区时间,需要打开高边N-MOSFET时,高边N-MOSFET的源极(也就是开关电源电路的开关节点SW或LX)是浮地的,若不采用自举技术,使其栅极驱动电压高于源极电压至少 V_(GS(TH)) 以上,就无法使高边N-MOSFET导通。

为了降低高边开关管的导通功率损耗,需要将高边开关管从P-MOSFET更换为N-MOSFET。高边开关管使用N-MOSFET,就必须使用自举电路才能使其导通。

这就是降压开关电源电路需要自举电路(Bootstrap Circuit)的原因。

推荐阅读:

电感额定/饱和电流取值的依据是什么?

BUCK电路中功率电感的选型步骤和实例

BUCK电路中功率开关管(MOSFET)的选型方法

BUCK电路中续流二极管的选型方法和实例

BUCK电路输出电容取值的考量因素

BUCK电路输出电容ESR带来的不良影响

推荐关注“电源先生”

声明:本内容为作者独立观点,不代表电子星球立场。未经允许不得转载。授权事宜与稿件投诉,请联系:editor@netbroad.com
觉得内容不错的朋友,别忘了一键三连哦!
赞 3
收藏 4
关注 80
成为作者 赚取收益
全部留言
0/200
成为第一个和作者交流的人吧
XML 地图 | Sitemap 地图

2024欧洲杯竞猜app