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前言

在很多采用高側(cè)N溝道MOSFET的BUCK電路中，自舉電路Bootstrap是不可或缺的一環(huán)。它巧妙地利用一個(gè)電容和一個(gè)二極管，為驅(qū)動(dòng)高側(cè)MOSFET提供了高于輸入電壓的穩(wěn)定電壓源。如果你多找?guī)讉€(gè)參考電路設(shè)計(jì)原理圖來看，會(huì)發(fā)現(xiàn)自舉電容一般會(huì)串聯(lián)一個(gè)不起眼的小電阻。那這個(gè)電阻究竟有什么用呢？又如何選型計(jì)算呢？

電阻的兩大作用

1.抑制開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW的電壓振鈴

這是串聯(lián)電阻的最主要的原因。當(dāng)高側(cè)MOSFET準(zhǔn)備導(dǎo)通時(shí)，自舉電容會(huì)通過驅(qū)動(dòng)芯片的內(nèi)部開關(guān)，將電荷快速注入MOSFET的柵極。電阻與MOSFET的輸入電容構(gòu)成了RC網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)電阻直接限制了柵極的充電電流，從而減緩了Q1的開啟速度。

為什么要減緩開啟速度？因?yàn)檫^快的開啟速度意味著極高的dV/dt，這會(huì)激發(fā)開關(guān)節(jié)點(diǎn)上的寄生電感和寄生電容，形成一個(gè)LC振蕩回路，導(dǎo)致SW節(jié)點(diǎn)在上升沿出現(xiàn)劇烈的電壓過沖和振鈴。這種振鈴不僅會(huì)帶來嚴(yán)重的電磁干擾問題，其過高的電壓尖峰甚至可能超過MOSFET的耐壓規(guī)格，導(dǎo)致元器件損壞。通過加入這個(gè)小電阻，我們可以有效地控制MOSFET的開啟dV/dt，抑制振鈴幅度。

2.限制自舉電容的浪涌充電電流

在系統(tǒng)首次上電或S2首次導(dǎo)通時(shí)，自舉電容是完全放電的。如果路徑中沒有串聯(lián)小電阻，當(dāng)S2導(dǎo)通將SW拉至地時(shí)，VCC會(huì)通過D直接對(duì)一個(gè)近乎短路的電容充電，形成一個(gè)巨大的瞬間浪涌電流。這個(gè)浪涌電流可能會(huì)超過自舉二極管或驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部路徑的最大電流承受能力，造成永久性損壞。RBOOT作為一個(gè)限流電阻，可以有效地將這個(gè)初始浪涌電流限制在一個(gè)安全范圍內(nèi)。

電阻阻值如何計(jì)算？

電阻的選型是一個(gè)權(quán)衡過程，其值不能太大也不能太小。

如果RBOOT太大：充電時(shí)間常數(shù)過長，可能導(dǎo)致在最小的低側(cè)導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，自舉電容來不及補(bǔ)充上一周期消耗的電荷，使得自舉電壓逐周期下降，最終觸發(fā)UVLO保護(hù)。

如果RBOOT太?。簩?duì)浪涌電流和SW振蕩的抑制效果不明顯，失去了其存在的意義。

總結(jié)來說計(jì)算RBOOT主要基于以下約束條件，即保證電容能充分充電，這是對(duì)電阻阻值的約束。我們必須保證充電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于低側(cè)MOSFET的最小導(dǎo)通時(shí)間。一般來說經(jīng)過3個(gè)時(shí)間常數(shù)電容可以充至約95%的電量，基本滿足要求。

因此，我們得到如下關(guān)系：

Rother是路徑上的其他等效電阻，Cboot是自舉電容，Dmax是BUCK的開關(guān)占空比，fsw是開關(guān)頻率，有了這些參數(shù)就能算出電阻值了！