自举电容的概念源自于利用电容两端电压不会瞬间改变的属性。当电容器两端维持一定电压时,可以通过提高电容器的负端电压来实现电压的传递,而正端的电压则会保持负端原始电压差的状态,形象地描述就像是正端的电压被负端“举起”一样。
自举电容的核心工作原理是基于电容器两端电压不会瞬变这一特性。
在buck型芯片中,自举电容的典型应用场景往往涉及到BST或BOOT引脚与SW引脚的连接。在某一款buck芯片的内部结构框图中,这种连接方式通常采用100nF电容器来起到关键作用,能够保持电压的稳定,从而确保整个系统运行的正常。
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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