如何使用 5V 电源去驱动10V FET？

我们将在电机驱动器电路和开关稳压器中看到的一种非常常见的结构使用两个功率 FET，一个堆叠在另一个之上。在操作中，上下 FET 轮流导通。首先，上部 FET 开启，下部 FET 关闭。然后他们切换状态。

这是国际整流器数据表中IR3870的内部电路。这是一个非常典型的降压稳压器(这意味着输出电压低于输入电压)。请牢记称为“BOOT”的连接。

显示功率级的 IR3870 的内部结构。两个 N 沟道功率 FET 在 IC 内部，因此只需要外部无源元件。这是将IC变成工作电源的外部电路。

BOOT 连接为上部功率 FET 驱动电路供电。注意将输入电源连接到引导引脚的肖特基二极管。在输出端没有任何开关活动的情况下，V-BOOT 将等于 PVCC 减去二极管压降(几分之一伏)。假设 PVCC=5VDC，V-BOOT 为 4.5VDC。

显然，上下 FET 的 FET 驱动电路需要电源才能在正确的时间向每个 FET 栅极施加正电压以将它们打开。对于较低的 FET，源极连接与电路公共端或接地相连，因此很容易上电。向栅极施加几伏电压，FET 就会硬开启(导通电阻非常低)。让我们假设，在栅极上施加 4VDC 时，FET 处于硬导通状态。对于上层 FET，这更加困难。如果我们将 4VDC 施加到上 FET 栅极，它将开始打开。但是通过开启(导通)，其源极电压将开始上升，接近其漏极电压。但是当源极电压接近栅极电压时，FET 会更难地停止开启。如果它只是在途中的一部分，功耗会很高。这正是你不知道的 想要一个开关电源。

请记住，此电源电路的目的是让上下 FET 根据 IC 中其他地方的电源控制电路的 PWM 要求轮流打开和关闭。在标记为 PHASE 的节点处产生的 PWM 波形应该是在 0VDC 和 5VDC 之间来回反弹的矩形波。这应用于电感器和滤波电容器以产生(大部分)稳态直流输出。

如果我们将栅极电压提高得更高，源极将简单地跟随它。由于我们可用的最高电压是 5VDC，因此我们无法充分打开上部 FET — 除非我们可以添加一个单独的更高电压源来驱动上部 FET 栅极。这就是我们回到 BOOT 电路的地方。

通过将一个小值电容器(可能在 0.01 到 0.1μF 范围内)的一侧连接到 PHASE 节点，将另一侧连接到 BOOT 节点，我们可以得到我们 需要的东西。这就是发生的事情——假设如上所述，我们开始稍微打开上部 FET。还记得由于肖特基二极管，BOOT 电容器的上侧为 4.5VDC。随着上部 FET 稍微开启，PHASE 节点电压开始向 5VDC 上升。这会将 BOOT 电容器的上侧相应推高，从而提高上 FET 驱动电路的电源电压。这会使上部 FET 开启更多;该过程迅速将 BOOT 电压提高到几乎是 PVCC 电压的两倍。

由于此电压供应完全基于电容器上的电荷，因此它不会保持很高的时间，但它只需要在几十到几百微秒内可用。然后整个过程重复。我们将在许多不同的电源中看到该电路。它允许上部 FET 通过自己的自举将其栅极拉高而自行开启。