开关电源之NMOS自举电容

PMOSBuck的应用中不是浮驱,无需Boot电容(自举电容,启动电容),因而在低压小功率的情况下,为了简化设计,PMOS还是有很多应用。

NMOS的电流Id必须从D流到S,而PMOS的电流必须从S流到D,一般RDS(ON)非常小,在导通时DS电压几乎一样。“G端电压比D端高出一个启动电压实际上就是G端电压比S端高出一个启动电压,这是N沟道MOS管导通的必要条件。低的RDS(ON)预示着开关导通损耗低;很多情况下一个二极管外加一个电容就可以组成一个电荷泵来给NMOS管供电。

NMOS导通需要GS有一个正压,导通时,必须通过自举电容来获取GS的正压,PMOS导通GS需要一个负压,即G端电压要小于S端电压,这样IC实现起来就很方便了,不用自举电容。

NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V10V就可以了。

PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适用于源极接VCC时的情况(高端驱动)

但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS




以上是几个常见的NMOS作为开关管得buck电路中的自举电容需求,下面详细分析有BOOT电容的工作过程。


VS降低到IC电源电压VDD或下拉至地时(低端开关导通,高端开关关断),电源VDD通过自举电阻RBOOT,和自举二极管DBOOT,对自举电容CBOOT进行充电。当VS被高端开关上拉到一个较高电压时,由VBS对该自举电容充电,此时,VBS电源浮动,自举二极管处于反向偏置,轨电压(低端开关关断,高端开关导通)和IC电源电压VDD,被隔离开(Diode是为了防止升高后的电压回灌到原始的输入电压)。

C  自举电容的值和开关频率、峰值电流、占空比、自举电压有关;

C  BSTSW的压差要保证上管正常导通,同时不能损坏上管;