分析自举电容器：Buck电路的关键驱动力

戊齐食品

自提电容器在B电路中发挥着至关重要的作用，通过利用电容两端电压不能突变的特性，现对高侧MOSFET栅极电压的提升，从而保证其正常通断并为负载提供能量。本文解析了自提电容器的工作原理、选择标准及其在电力电子领域的应用例，旨在提高B电路的性能和稳定性。期间场效应管也做了许多的调整，调转了产品研发的方向，为了更好的迎合市场的需求。壹芯微科技技术力量雄厚,首席工程师曾多年服务于台湾强茂,有丰富的研发生产经验,公司与国内外一流半导体企业定期举行技术交流并与华南理工大学建立长期研发合作关系,公司建立了高标准的二三极管可靠性实验室,配备了大量先进的专用设备。https://www.szyxwkj.com/products/1n4746a.html

B电路中自提电容器的工作原理是了解电路运行机制的关键部分。它利用电容器两端电压不能突变的特性，在一定条件下完成电压升高，从而驱动高端MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的正常运行。
一、B电路简述
B电路，又称降压转换电路，是一种广泛使用的DC-DC转换器，其主要功能是将较高的DC输入电压转换成较低的DC电压。功率开关(如MOSFET)通常由功率开关组成、BQ3285ESS电感器、电容器、二极管及其控制电路等部件。自提电容器在这些部件中起着至关重要的作用，特别是当需要驱动高端MOSFET时。
二、自举电容器的作用
自提电容的主要功能是在B电路中提供高输入电压（V）高侧MOSFET的栅极驱动电压，以确保其能够正常通断。由于高侧MOSFET的源极(S极)相互连接到输入电压V，并且栅极(G极)必须比源极更高的电压才能通断（即VV，其中V为栅源极电压，V为阈值电压），因此必须有一个系统来提高栅极电压。自提电容是利用电容两端电压法突变的特点，按照巧妙的电路原理现这一功能。
、自提电容器的工作原理
自提电容器的工作原理可以分为充电过程和放电过程两个阶段。为了现高侧MOSFET的持续驱动，这两个阶段在B电路的PWM(脉冲宽度调制)周期内交替进行。
1充电过程
当低侧MOSFET通断，高侧MOSFET关闭时，充电过程通常发生在B电路的某个特定阶段。此时，输入电压V根据低侧MOSFET和自举二极管(有时是集成在IC内部的二极管)对自举电容进行充电。
●电路状态：低侧MOSFET通断，将SW(开关)管脚连接到地面。（GND），关闭高侧MOSFET。
●充电回路：V→自举二极管→自举电容(上正下负)→SW管脚→地。
●充电结果：自提电容充电到接近V的电压值。请注意，由于二极管和MOSFET之间的通断压降，特定的充电电压可能略低于V。
2放电过程
当高侧MOSFET必须通断并向负载提供能量时，就会发生放电过程。此时，自提电容利用其储存的电荷来提高侧MOSFET的栅极电压，使其符合通断标准。
●电路状态：关闭低侧MOSFET，准备通断高侧MOSFET。
●放电电路：自提电容(此时已经充电到一定电压)→格栅极极高侧MOSFET→控制器(或其他电路元件)→地面(或定位点)。
●放电结果:当SW管脚电压从地电位升至V(即高侧MOSFET的S极电压升高)时，由于电容两端电压法突变，自提电容的正端电压也随之升高，从而提高了MOSFET的栅极电压。当栅源极电压V超过阈值电压V时，高侧MOSFET通断，逐渐为负载提供能量。
四、考虑自举电容的选择和设计
自提电容的选择在规划B电路时尤为重要。其容值、抗压等数据必须根据际使用场景和电路规定进行选择。
1容值挑选
通常需要根据高侧MOSFET的格极电荷量来提升电容的容值（Q）由电路的输出功率和占空比决定。一般来说，容值过大会增加成本，可能会导致电路响应速度变慢；如果容值过小，可能法提供足够的电荷来维持高端MOSFET的导通状态。因此，必须根据际情况进行测量和判断。
2抗压挑选
自提电容器的耐压等级必须大于或等于SW管脚和地面之间的主要电压差。在B电路中，这种电压差通常等于输入电压V(在理想情况下)。但在际应用中，由于各种因素(如电路中的电压波动、尖峰等)，为了保证电路的稳定性和可靠性，可能需要选择耐压等级更高的电容器。
3其它参考标准
自举电容的ESR(等效串联电阻)除容值和耐压等级外，还应考虑、温度特性、寿命等因素。各种因素都会影响电容器的性能和电路的整体性能。
五、自举电容器的应用例
自提电容器的影子可以在许多B电路的设计中看到。例如，在一些集高侧MOSFET于一体的B转换器IC中，通常会提供一个BOOT(或BST)管脚来连接自提电容器。这类IC已经集成了必要的驱动电路和保护机制，使得外部电路的设计更加简单可靠。
自提电容器在B电路中起着至关重要的作用，它利用电容器两端电压不能突变的特性来提高MOSFET的栅极电压，从而保证其能够正常通断并为负荷提供能量。根据对自提电容器工作原理和选型设计参考标准的深刻理解，我们可以更好地利用这项技术来提高B电路的性能和稳定性。与此同时，随着电力电子技术的不断进步和创新，我相信自提电容器将在更多的领域和场景中发挥重要作用。