开关稳压器详解（四）－Buck降压型开关稳压器自举电路

在Buck开关中,常使用N-MOS管作为功率开关管。相比于P-MOS,N-MOS具有导通电阻低价格便宜且流过电流较大等优势。在同步结构中对于开关管的使用一般有两种方式：

• 上管为P-MOS,下管为N-MOS；无需外部自举电路
• 上下管均为N-MOS；需要外部自举电路
  
  

从上图可知，由于N-MOS导通条件是栅极电压比源极电压高。对于上管而言必须增加自举电路才能保证上管完全导通。下面就介绍下自举电路原理：

①当上管关断下管打开时，开关节点处的电压拉低到GND。这时内部电源通过二极管给电容进行充电。
②当上管打开下管关断时，开关节点电压变高。二极管处于截至状态，此时充满电的自举电容开始工作，由于电容两端电压不能突变，导致上管栅极的电压提升到Vin+内部电源-二极管正向导通电压，大于源极电压Vin，保证上管顺利导通。

自举电路使用于占空比比较小（D<65%）的场合,如果占空比过大会出现不稳定情况。

当占空比很大时，即下管导通时间很短，因为在下管导通时自举电容才会充电。这样会造成关断时间给电容充电的能力不足够驱动消耗会导致Boot引脚电压持续下降。当该电压掉到无法完全驱动上管时，上管驱动电路关闭出现不稳定情况。

为了解决高占空比下自举电容的问题，下面介绍几种方法：

• 使用PMOS作为上管
• 继续使用N-MOS，内部需要使用电荷泵电路来替代自举电容，目的一样。这个需要持续提供高于VIN的电压，实现起来较复杂且成本增加。
  
• 外部自举电路

最常用的方法是外部添加自举电路，外部电源V_ext一般可以在Vout端直接取电，但一般在3.3-5V。大于5V时会导致较高的驱动能力会引入噪音,形成不稳定的开关切换过程。当大于5V时需要增加分压电阻分压或者稳压管来实现，如下图示意：

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