自举电容在buck芯片上的典型应用

1、什么是自举电容?
自举电容是利用电容两端电压不能突变的特性,当电容两端保持有一定电压时,提高电容负端电压,正端电压仍保持于负端的原始压差,等于正端的电压被负端举起来了。
核心原理:电容两端电压不能突变。
2、自举电容在buck芯片上的典型应用
如下图 1 是某buck芯片内部结构框图。一般我们用的buck芯片都会有一个bst或boot引脚,它通过一个100nf的电容与sw引脚相连,那么这个100nf的电容起什么作用呢?
图 1 buck芯片内部结构框图
通常我们把bst与sw引脚之间的电容叫做自举电容。图 1 中的buck芯片内部开关管由两个nmos构成。
buck芯片工作时,当下面的nmos导通时,sw管脚通过一个二极管与gnd接通,电压在0v附近,此时自举电容(上正下负)被boot charge充电至一定电压大小,假设充电电压为5v,则此时电容上的电压为5v。当下面nmos关闭,上面的nmos导通时,sw引脚处电压由0v变为vin,由于此时电容两端的电压不能突变,因此bst/boot引脚被抬升到大于vin电压位置(vin+5),此时上管nmos满足导通条件:vgs>vin+vgs(th)被打开。
3、为什么有的buck芯片外面没有自举电容?
这个问题跟buck芯片内部的结构有关系。具体来说:如果内部两个开关管都是nmos,那么是需要自举电容的。因为由上文第2条可知nmos导通条件是vgs>vin+vgs(th),此时需要自举电容升压实现nmos的驱动。但是当buck芯片内部pmos管+nmos的结构时,驱动上管pmos就不需要产生比vin还高的电压,也就不需要boot电容。如下图 2 所示:
图 2 某buck芯片内部框图部分截图


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