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原文來(lái)自原創(chuàng)書籍《硬件設(shè)計(jì)指南 從器件認(rèn)知到手機(jī)基帶設(shè)計(jì)》：

自舉電路字面意思是自己把自己抬起來(lái)的電路，本節(jié)介紹利用電容的升壓電路（或叫電荷泵電路），是電子電路中常見的電路之一。我們經(jīng)常在IC外圍器件中看到自舉電容，比如圖1-44 同步降壓轉(zhuǎn)換器（BUCK）電路中，CBOOT就是自舉電容（也有叫飛跨電容），電源輸入或輸出端并聯(lián)的電容如果掉了，起碼電源還能輸出一個(gè)目標(biāo)電壓（穩(wěn)定性和噪聲性能差），但是如果CBOOT電容異常，電源就完全不會(huì)工作。

圖1-44 開關(guān)電源中的自舉電容CBOOT

為什么要用自舉電路呢？這是因?yàn)樵谝恍╇娐分惺褂肕OS搭建橋式電路，見圖1-45 ，下管NMOS導(dǎo)通條件容易實(shí)現(xiàn)，下管Q2的柵極G與源極S之間的電壓VGS超過VGS(th)后即可導(dǎo)通，VGS(th)通常比較低，因此很容易實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于上管Q1而言，源極S本來(lái)就有一定的電壓，如果要想直接驅(qū)動(dòng)?xùn)艠OG來(lái)滿足VGS>VGS(th)的條件，柵極G的電壓需要比源極S的電壓還要高，則需要在柵極G和地之間加一個(gè)很高的電壓，這個(gè)難以實(shí)現(xiàn)（MOS相關(guān)介紹見1.5小節(jié)）。

自舉電路應(yīng)運(yùn)而生。

圖1-45 雙MOS的同步開關(guān)電源拓?fù)?/p>

有了自舉電路，就可以輕松在上管柵極G產(chǎn)生一個(gè)高壓，從而驅(qū)動(dòng)上管MOS。具體原理如下：

見書圖1-46 ，輸入總電壓VIN經(jīng)過internal regulator后輸出一個(gè)直流電壓V，用于給CBOOT(C1)充電，這個(gè)internal regulator一般是LDO結(jié)構(gòu)的電源（LDO原理在第二章有詳細(xì)介紹）。當(dāng)下管Q2導(dǎo)通時(shí)，SW電壓為0，LDO輸出電壓V—>二極管—>自舉電容C1—>下管Q2—>地，通過這條回路對(duì)CBOOT電容進(jìn)行充電，電容兩端兩端電壓約等于V。

圖1-46 CBOOT充電路徑

當(dāng)下管Q2斷開時(shí)，電容放電路徑見圖1-47 ，SW位置電壓不再是0，不管SW位置的電壓是多少，電容C1兩端已經(jīng)存儲(chǔ)了電壓V，那么A點(diǎn)電壓現(xiàn)在比SW位置電壓高了V，相當(dāng)于Q1的柵極G比源極S高了電壓V，可以使得上管Q1導(dǎo)通，此時(shí)A點(diǎn)的電壓變?yōu)閂+Vsw，實(shí)現(xiàn)了電壓抬升，電容自己把自己的電壓舉了起來(lái)。

圖1-47 CBOOT放電路徑

圖1-48 是自舉電容電壓實(shí)測(cè)波形，黃色和綠色曲線分別是電容兩端相對(duì)于系統(tǒng)GND的電壓波形，粉色是綠線減黃線，是電容兩端的電壓波形。可以看到隨著管子的開關(guān)，電容兩端的電壓一直不變，保持為內(nèi)部LDO的電壓，而電容兩端相對(duì)于系統(tǒng)GND的電壓一直在波動(dòng)，一會(huì)被升上去，一會(huì)又降下來(lái)，這樣就可以在需要的時(shí)候，使得電容高邊的電壓足夠高，以驅(qū)動(dòng)上管導(dǎo)通，與前文分析的過程一致。

以上就是自舉電容的基本原理。

圖1-48 CBOOT兩端實(shí)測(cè)波形

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審核編輯 黃宇