Buck降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器自舉電路詳解

在Buck開關(guān)中,常使用N-MOS管作為功率開關(guān)管。相比于P-MOS,N-MOS具有導(dǎo)通電阻低價格便宜且流過電流較大等優(yōu)勢。在同步結(jié)構(gòu)中對于開關(guān)管的使用一般有兩種方式：

上管為P-MOS,下管為N-MOS；無需外部自舉電路

上下管均為N-MOS；需要外部自舉電路

從上圖可知，由于N-MOS導(dǎo)通條件是柵極電壓比源極電壓高。對于上管而言必須增加自舉電路才能保證上管完全導(dǎo)通。下面就介紹下自舉電路原理：

①當(dāng)上管關(guān)斷下管打開時，開關(guān)節(jié)點(diǎn)處的電壓拉低到GND。這時內(nèi)部電源通過二極管給電容進(jìn)行充電。

②當(dāng)上管打開下管關(guān)斷時，開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓變高。二極管處于截至狀態(tài)，此時充滿電的自舉電容開始工作，由于電容兩端電壓不能突變，導(dǎo)致上管柵極的電壓提升到Vin+內(nèi)部電源-二極管正向?qū)妷?，大于源極電壓Vin，保證上管順利導(dǎo)通。

自舉電路使用于占空比比較?。―<65%）的場合,如果占空比過大會出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。

當(dāng)占空比很大時，即下管導(dǎo)通時間很短，因?yàn)樵谙鹿軐?dǎo)通時自舉電容才會充電。這樣會造成關(guān)斷時間給電容充電的能力不足夠驅(qū)動消耗會導(dǎo)致Boot引腳電壓持續(xù)下降。當(dāng)該電壓掉到無法完全驅(qū)動上管時，上管驅(qū)動電路關(guān)閉出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。

為了解決高占空比下自舉電容的問題，下面介紹幾種方法：

使用PMOS作為上管

繼續(xù)使用N-MOS，內(nèi)部需要使用電荷泵電路來替代自舉電容，目的一樣。這個需要持續(xù)提供高于VIN的電壓，實(shí)現(xiàn)起來較復(fù)雜且成本增加。

外部自舉電路

最常用的方法是外部添加自舉電路，外部電源V_ext一般可以在Vout端直接取電，但一般在3.3-5V。大于5V時會導(dǎo)致較高的驅(qū)動能力會引入噪音,形成不穩(wěn)定的開關(guān)切換過程。當(dāng)大于5V時需要增加分壓電阻分壓或者穩(wěn)壓管來實(shí)現(xiàn)，如下圖示意：