自举驱动电路的基本原理
首先讲一下基本原理：
1.U1，U2只能有一个管子导通，不能同时导通，否则电源直接到地短路，管子就会炸裂 。
2.图中VS是浮动的，当下管导通时，VS被拉到VN，VN可以作为参考地，也可以为负压；
当上管导通时，VS被拉到VP，VP为电源主电压 。
3.我们知道，驱动MOS管的电压在15V左右，即MOS管的gs之间要保持15V左右的压差，而且这个电压要稳定 。既然VS端是浮动的，那么U1的栅极电压也应该骑在VS上随着VS的变化而变化，让VGS的压差始终保持不变，才能正常驱动MOS管 。
文章插图
怎么才能让MOS管保持这个压差呢，那就需要靠自举电容和自举二极管 。
电路分析如下：
下管U2导通，自举电容C1通过自举二极管D1，被电源电压VCC瞬间充电 。
上管U1导通，自举电容C1给上管供电 。二极管作用是在上管导通时候，防止电容放电 。
这个电路的基本原理就是这样，但也会有两个问题：
1. 自举电容进行初始化启动和充电受限的问题
启动时，在某些条件下，自举二极管D1可能处于反偏，上管U1的导通时间不足，自举电容不能保持所需要的电荷 。如图所示，在VP到自举电阻之间串联一个启动电阻R1，阻值几十K左右，在上电时对自举电阻充电，可以解决这个问题 。
文章插图
2.VS端产生的负压问题
上管断开的时候，线圈L1会产生感应电动势，线圈中的电流会阻止电流的降低，于是瞬间切换到下管的体二极管上续流 。由于寄生电感Ls1，Ls2的的存在，VS会感应出负压，这个值VS=-Ls*di/dt，幅值的大小取决于寄生电感Ls 。
文章插图
如果VS幅值过大，又会产生三个问题
①自举电容C1过压
C1的压降等于VCC-VS，VS为负压，相当于负压越大，C1两端承受的压差越大 。
②当这个负压超过驱动芯片的极限电压，芯片也会损坏 。
③上管Q1的Vgs=Vg-Vs，因为此时上管关断，所以Vg=0，也就代表着Vgs的幅值等于VS的绝对值，当这个值超过MOS管的门限阈值电压，上管就会导通，这时上下管同时导通，管子就会炸裂 。
解决方案如图
文章插图
在D1前面串联一个电阻R3，取值不能太大，一般取1-3Ω，用来限制自举电容C1的充电电流，防止充电时电流过大，损坏C1同时可缓解VS端负压造成的影响 。
自举电容C1并联一个稳压二极管，防止MOS管产生的浪涌电流损坏C1，同时让电容两端电压更稳定 。
在下管U2的ds之间并联一个低压降的肖特基二极管D3 。当上管关断时，VS产生的负压就会被D3钳位，一般管压降为0.7V 。当VN为地时，VS被限制在-0.7V 。
在驱动入口处串联二极管D2，D4有效防止在开关导通时，米勒电容在门级电阻上产生的电压尖峰 。也可加速MOS管导通 。
注意事项：
1.由于上管U1的开启需要自举电容对其放电，为了保证上端的正常开关，需要调节PWM，给自举电容预留一段充电时间 。
2.自举电容取值一般0.1uF~1uF，以无感或低感的电容为好，另PCB布局上充放电回路要尽量短，减少走线的寄生电管，避免产生LC振荡 。
【自举驱动电路的基本原理】 3.自举二极管一般考虑导通电流和反向耐压值 。自举二极管用于自举电容的充电，当上管U1开启时，它承受着MOS管漏极相等的电压，所以二极管反向承受电压要大于供电电压 。如果VN为负压，反向耐压则＞VP+VN的电压之和 。一般选用反向耐压和反向恢复时间两者的性能都较好的快恢复二极管 。
责任编辑人：CC
推荐阅读
- PLC梯形图与继电接触器控制电路对比
- cd9088电路原理及调试方法 基于CD9088的收音机电路图
- 射频电路的电源电路该如何设计？
- 数字型感应加热电源方案分享之主电路设计
- 开关电源极性反转型拓扑电路原理是什么？
- UC3844开关电源电路图剖析！
- 开关电源的光耦电路分析
- 关于IBM的专用集成电路设计流程以及RLM设计流程的优点详解
- 高频开关电源电路原理分析
- 变频器主电路组成部分，变频器内部电路实物图