【技术】BUCK电路中自举式电源的分析

2021-04-08 欧创芯
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BUCK电路中自举式电源的是一种应用最为广泛的,给高端栅极MOS驱动IC供电的方法。这种自举式电源的技术最简单,且成本最低。但是他的缺点是受到自举式电容的刷新速率的影响会限制了占空比。


一、  以欧创芯OC5501同步DC-DC降压恒流芯片中自举电容CBST电容分析,OC5501的电路接线原理图如下:


1、分析同步DC-DC恒流芯片的MOS管状态:

在下管Q2导通时,SW管脚电压在是接GND的,自举电容此刻由VDD经二极管进行充电,电压值会变为VDD-VD;VD为二极管的压降。在下管Q2断开时,SW由GND变为Vin,内部二极管处于反向偏置状态,自举电容两端的电压不能突变,因此BST端的对地电压变为Vin+VDD-VD,我们都知道NMOS的导通条件必须是栅源电压VGS高于MOS的门限电压VGS(TH),这样就可以通过驱动器使上NMOS的VGS电压达到了VDD值,即为5.0V-0.4V=4.6V,进而可以驱动上管MOS/Q1导通。


2、CBST电容的耐压和容量选择:从上面的理论分析结果可知,CBST电容两端电压为VDD电压,即为5V,我们也可从产品的规格书上可知,BST对SW电压最大值为7V,那么常规CBST电容的耐压可选择10V、16V等常规耐压值,由于NMOS为电压低压功率器件,Qg值不大,需要的电流很小,仅给MOS结电容充电即可,同时自举电容也常规用贴片陶瓷电容,漏电流小。所以常规CBST电容的容量选择使用100nF。


二、什么时候需要自举电路

在直驱式的电路中,不会出现BST引脚和外接的BST电容。

如下图所示异步的降压电路中,上管驱动为P-MOS,下管为肖特基二极管,以欧创芯的OC5820系列为例,外围就会省去Cbst电容。

图片

三、自举电路的缺点:

自举电路的占空比和导通时间受BST电容的充放电速度影响。此电路还有个最大问题在于:在上管关闭的时候,其源极的负压会使负载的电流通过到下管MOS的续流二极管,如图下所示。


负压的产生是走线上或者芯片内部线路的寄生电感产生。假定12V驱动5A的输出电流,寄生电感的参数为50nH,如果要在50nS内开关,那么VSW 与地的负电压尖峰值可达到-5V。负压的幅度和寄生电感、di/dt成正比,其中开关速度和MOS栅极电阻和MOS的输入电容Ciss参数有关。同时负压的存在,会导致BST对SW的电压,即BST电容两端电压超过了耐压值。BST电容两端的电压VCBST=VDD-VD-(-VSW)。该负压会带来一个问题,SW脚是直接和芯片的引脚连接的,可能会将芯片内部的某些电路拉到地以下,导致芯片出现不可逆的损坏,或者导致芯片处于闭锁状态,无法正常驱动。


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欧创芯驱动器选型表

欧创芯驱动器选型表,输入电压范围在0.9~400V,效率最高达99%,有多种调光方式,驱动方式有外置MOS和内置MOS等,具有性能强,工作效率高等特点,广泛应用于车灯、指示灯、电池充电器、舞台灯等应用场景。

产品型号
品类
封装
输入电压范围 (V)
输出电压范围 (V)
输入电流范围 (A)
输出功率范围 (W)
驱动方式
效率
调光功能
OC6702
DC-DC升压恒流驱动器
ESOP8
3.2~100V
≥Vi+1V
≤1A
≤20W
内置MOS
最大98%
使能/FB调光

选型表  -  欧创芯 立即选型

欧创芯(OCX)中低压LED驱动/电源管理芯片/模拟芯片选型表

目录- 中低压LED驱动/电源管理芯片/模拟芯片   

型号- OC5038,OC2000,OC7135,OC5808L,OC5028B,OC7140Y,OC5266B,OC5800L,OC5020B,OC5033,OC6800B,OC6813,OC5128,OC5722,OC5038T,OC5721,OC1002,OC5720,OC5122,OC7102,OC75XX,OC6811,OC5011B,OC5265B,OC7140,OC7141,OC8870,OC7100,OC5031B,OC6702B,OC5121,OC5120,OC5338,OC5217,OC8P0801C,OC5138,OC5215,OC233S,OC5213,OC4001,OC5211,OC4000,OC5331,OC5806L,OC5818,OC5816,OC6820,OC5738,OC6700,OC6701,OC5219,OC6702,OC5022B,OC5802L,OC6780,OC5010B,OC6781,OC5330,OC6701B,OC5822,OC5228,OC5502,OC5226,OC5501,OC5864,OC5820,OC5862,OC3001,OC5267,OC5266,OC5222,OC5265,OC5221,OC5823,OC5801L,OC5267B,OC5021B,OC5220,OC5262,OC5260,OC5138T,OC6700B,OC6801B

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型号- OC522X,OC502X,OC5038,OC526X,OC5036,OC670X,OC7135,OC582X,OC5808L,OC6800,OC586X,OC521X,OC5028B,OC5800L,OC5020B,OC6800B,OC5820S,OC5032,OC5031,OC5030,OC6813,OC5128,OC5205,OC1002,OC6819,OC5122,OC5806,OC550X,OC580XL,OC5209,OC6811,OC5207,OC5702B,OC7140,OC7141,OC71XX,OC5120B,OC7100,OC5031B,OC6702B,OC5121,OC5120,OC512X,OC5138,OC5136,OC4001,OC4000,OC5012,OC5818,OC5806L,OC714X,OC572X,OC50115031,OC6700,OC6701,OC502XB,OC6702,OC5810L,OC5022B,OC6780,OC5802L,OC6781,OC5011,OC5010,OC5822S,OC6802B,OC6701B,OC533X,OC5822,OC5502,OC501X,OC513X,OC5501,OC5864,OC5820,OC5269,OC5862,OC3001,OC3002,OC5267,OC5860,OC5265,OC3440,OC526XB,OC678X,OC5504,OC400X,OC5823,OC5702,OC670X-B,OC5801L,OC5122A,OC5021B,OC5260,OC6700B,OC6801B

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产品型号
品类
封装
输入电压范围 (V)
输出电压范围 (V)
输出电流范围 (A)
输出功率范围 (W)
驱动方式
效率
静态电流 (uA)
OC5818
DC-DC降压恒压驱动器
SOP8
5.5 ~ 30V
≤Vi-0.8V
≤2.5A
30W
内置MOS
最大94%
低至220uA

选型表  -  欧创芯 立即选型

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