自举电路的基本原理和实际案例讲解
自举电路又叫升压电路，是利用二极管，电容，电阻等基础元器件，根据电容电压不能突变的特性，将电容的负端电压抬升，电容的正端因为二极管反向不能放电，从而将电容的正端电压也抬升，但是电容两端的压差不变，从而实现对电容对地电压成倍的提升自举线路通常应用在需要高压侧驱动线路中，比如LLC半桥谐振线路的高压侧驱动，BUCK线路的驱动线路，本文以BUCK线路为例讲解一下自举线路的基本原理和参数选择，如图1是一个基础的BUCK线路，输入VIN是65V，输出是24V，其中D1,R1,C1组成了自举线路
图1 我们知道MOS导通的条件是GS电压大于Vgs(th)，一般是2-4V，大部分MOS的S极是采用接GND的方式，那么要想让MOS打开，给一个大于Vgs(th)就可以了，这个很容易实现，但是按照图1，BUCK MOS的接法，Q1 MOS的S极是接电感，是一个动点，那要如何实现Q1的GS电压大于Vgs(th)呢？
首先，我们先了解一下BUCK IC的内部线路，关于Q1 MOS的G极，也就是HG pin，S极也就是LX pin,还有BOOT pin的示意图如图2
图2
当3pin的PWM信号为高电平的时候，运放输出为高，运放的供电VCC其实就是BOOT pin，远放的GND电压其实就是LX电压，那么HG的输出电压其约等于BOOT电压。如果能保证BOOT-LX的电压大于MOS的Vgs(th)电压，MOS就能导通，BOOT-LX的电压也就是外部C1的电压，搞清楚了这个，就变成了如何设计使C1电压大于MOS的Vgs(th)电压。 我们知道BUCK线路架构，当MOS导通的时候，电感电流上升，MOS关断的时候，电感电流通过续流二极管下降；在图1的线路中，当MOS Q1关断的时候，续流二极管D2导通，此时LX的电压为D2的压降，可以近似为零，也就是C1的负端为零，此时VCC（5V）通过D1，R1给C1充电，很快充到5V，当MOS Q1导通的时候，因为MOS的导通电阻很小，MOS的DS压降近似为零，LX的电压被提高到VIN电压，也就是C1的负端被提高到VIN电压，在这个过程中，C1的正端电压因为二极管D1的反向无法放电，所以电压也被抬升，最终C1的压降还是5V
用示波器抓取波形如图3，通道1是LX对GND电压，通道2是BOOT对GND电压，通道3是用差分探头测量的C1正端对负端的电压
图3 通过波形，可以看出C1两端的电压一直是5V稳定的，C1负端LX电压在抬高的时候，C1正端BOOT电压一起被抬高；另外通过波形可以看出C1的耐压不需要选太高，不需要满足BOOT pin耐压，一般选择16V规格就可以；那么D1二极管耐压呢？通过测试D1波形，如图4的通道3，是用隔离探头测试D1两端电压的，可以看出最大电压是65V左右，所以D1的选择是根据输入电压选择的
图4 除了耐压，C1的容值，R1的阻值，D1的型号的选型有没有什么要求呢？
一般D1是用快管，Trr小于100ns，Vf值适当小一些，以便于yibianyu较高的C1的电压，另外D1的耐冲击电流Ifsm要足够大，以防止第一次给电容充电电流过大损坏二极管，冲击电流可以用Ifsm=VCC/R1来估算，R1一般根据经验选择几个欧姆，图1线路选择1Ω，根据理论计算的Ifsm=5V/1Ω=5A，这里选择的二极管是30A，Trr是50ns，符合选型要求
C1 BOOT电容的容值选择可以通过CBOOT=Q/∆V计算，其中Q一般用MOS的Qg电容取3-5倍去评估，图1线路选择用MOS规格如下，假设Qg取50nC，希望电容的纹波电压小于150mv，根据理论计算算出C1取334
实际测量的C1纹波电压如下图通道1，是用交流挡位测试的，峰峰值是260mv，比理论计算的要大一些，但是注意理论计算的只是MOS开的过冲，MOS关断也会对电容的电压造成变化从而影响电压纹波，所有电容电压的纹波是开关频率的2倍，通道3是MOS的驱动波形，可以看出C1电容电压纹波的频率是开关频率的2倍
关于自举电路的介绍只是自己的一些理解，有错误地方欢迎指出
学知识:lol 谢谢分享！ 夯实基础砌高楼。版主做得好！
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