自举电容的选择

　　功率驱动集成电路中自举元件的选择

　　1. 自举电路工作原理

　　Vbs （驱动电路V b 和Vs 管脚之间的电压差） 给集成电路高端驱动电路提供电源。该电源电压必须在10-20V 之间，以确保驱动集成电路能够完全地驱动MOS 栅极器件（MGT）。IR 公司的部分驱动集成电路有 V bs 欠压保护，当V bs 电压下降到一定值时（见数据表中V bsuv ） ，将关闭高端驱动输出，这保证了MGT 不会在高功耗下工作。

　　Vbs 电源是悬浮电源，附加在Vs 电压上（Vs通常是一个高频的方波） 。有许多方法可以产生V bs 悬浮电源，其中一种如本文中介绍的自举方式。这种方式的好处是简单、低廉，但也有局限性。占空比和开通时间受限于自举电容的再充电（长时间导通和大占空比时要求有充电泵电路支持， 见AN978） ，自举电源由二极管和电容组成，如图1所示。

　　

　　图1. 自举二极管和电容电路

　　电路的工作原理如下，当Vs 被拉到地时（通过下端器件或负载，视电路结构而定） ，15V Vcc 电源通过自举二极管（Dbs ） 给自举电容（Cbs ） 充电。因此给V bs 提供一个电源。

　　2. 影响自举电源的因素

　　有五种以下因素影响对V ds 电源的要求：

　　a） MGT栅极电荷要求。

　　b） Iqbs ：高端驱动电路静态电流。

　　c） 驱动IC 中电平转换电路的电流。

　　d） MGT栅极源漏电流。

　　e） 自举电容漏电流。

　　第e） 个因素只有当自举电容是电解电容时才考虑，其它类型电容可以忽略，因此建议使用非电解类电容。

　　3. 计算自举电容值

　　下列公式列出了自举电容应该提供的最小电荷要求：

　　

　　其中：Q g ：高端器件栅极电荷

　　f： 工作频率

　　I cbs（leak）：自举电容漏电流

　　Q ls ：每个周期内，电平转换电路中的电荷要求

　　500V/600V IC 为5nc

　　1200V IC 为20nc

　　自举电容必须能够提供这些电荷，并且保持其电压。否则V bs 将会有很大的电压纹波，并且可能会低于欠压值V bsuv ，使高端无输出并停止工作。因此C bs 电容的电荷应是最小值的二倍，最小电容值可以由下式计算：

　　

　　其中， Vf ：自举二极管正向压降

　　V LS ：低端器件压降或高端负载压降

　　注意事项：

　　由式（2）计算的C bs 电容值是最小的要求，由于自举电路的固有工作原理，低容值可能引起过充电，从而导致IC 损坏。为了避免过充电和进一步减小V bs 纹波，由式（2）计算的容值应乘一个系数15。

　　C bs 电容只在高端器件关断，Vs 被拉到地时才被充电。因此低端器件开通时间（或高端器件关断时间）应足够长，以保证被高端驱动电路吸收掉的电容C bs 上的电荷被完全补充，因此对低端器件的开通时间（或高端器件的关断时间）有最小要求。

　　另外，由于高端器件电路的结构使负载成为充电回路一部分时，负载的阻抗将直接影响自举电容C bs 的充电。如果阻抗太高，电容将不能充分充电，这时就需要充电泵电路，见AN978。

　　4. 自举二极管的选择

　　在高端器件开通时，自举二极管必须能够阻止高压，并且应是快恢复二极管，以减小从自举电容向电源Vcc 的回馈电荷。如果电容需要长期贮存电荷时，高温反向漏电流指标也很重要。二极管的额定电流值式（1）和工作频率的乘积得到。

　　其中：二极管特性

　　VRRM =功率端电压

　　最大 trr = 100ns

　　I F =Q bs ×f

　　5. 布板方法

　　自举电容要尽可能靠近IC 的管脚。如图2所示，至少有一个低ESR 的电容提供就近耦合。例如：如果使用了铝电解电容做为自举电容，就应再用一个瓷电电容。如果自举电容是瓷电或钽电容，自己做为就地耦合也就足够了。

　　

　　图2. 自举器件的推荐布板方式