電源設計技術資訊網站

電源設計支援工具   English   简体中文   日本語   한국어

DC/DC

開關式穩壓器的特性和評估方法

自舉式電路(bootstrap circuit)是在輸出開關上側電晶體使用Nch MOSFET時所必要之電路。最近許多電源IC都搭載此電路,因此在評估電源電路時最好事先理解其運作。

Nch MOSFET的ON電阻低,做為開關使用的話可提升效率。此外,若ON電阻相同的話,價格應該比PchMOSFET便宜。不過,若要使用Nch MOSFET做為上側開關並使其完全為ON,則必須有充分的VGS,也就是電壓必須高於漏極電壓(drain voltage)。由於漏極電壓通常為VIN(輸入電壓),在電路内會變成最高的電壓,因此在外部只能準備比漏極電壓還高之電壓。而製造該電壓的便是自舉式電路。

構造簡單。以開關、電容、二極體所構成之升壓電荷泵(Charge pump)並利用加入開關電壓(VIN)和内部電壓之電壓做為上側Nch MOSFET之閘極驅動(gate drive)。

無須自舉式電路之Pch+Nch構造

無須自舉式電路之Pch+Nch構造

利用自舉式法的Nch+Nch構造

利用自舉式法的Nch+Nch構造

  1. Nch MOSFET之ON電阻低,有助於提升效率,價錢亦便宜
  2. 若要使上側電晶體為Nch MOSFET的話,VGS必須比漏極電壓高
  3. 内部電路用内部電源之電壓並不充分
  4. 由開關和電容、二極體所構成之升壓電荷泵產生上側Nch MOSFET用驅動高電壓上側閘極驅動(gate driver)電源電壓=VIN+内部電源電壓-二極體的VF

近來中功率以上電路中,輸出之開關式電晶體以Nch MOSFET為主流。儘管零件數稍微增加,然而卻有重視效率之傾向。最近為了減少零件數,亦有將外接式二極體編入IC之類型。

順便一提,自舉式電咯亦以相同理由被利用於非同步整流型,不僅Nch MOSFET,亦被利用來降低使用雙極性NPN電晶體類型之飽和電壓。

重點:

・Nch MOSFET除了ON電阻低外,亦有助於提升效率,價格也便宜

・上側電晶體若要使用Nch MOSFET的話,必須具備自舉式電路


開關調節器的特性及驗證方法