DCDC高端NMOS如何实现自举？vGS对沟道的控制作用了解吗

以下内容中，小编将对NMOS的相关内容进行着重介绍和阐述，希望本文能帮您增进对NMOS的了解，和小编一起来看看吧。

一、vGS对iD及沟道的控制作用

① vGS=0 的情况

增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅——源电压vGS=0时，即使加上漏——源电压vDS，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏——源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流iD≈0。

② vGS>0 的情况

若vGS>0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。

排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层。吸引电子：将 P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面。

二、DCDC高端NMOS的自举秘诀

NMOS管的主回路电流方向为D极到S极，导通条件为VGS有一定的压差，即VG-VS>VTH；PMOS管的主回路电流方向为S极到G极，导通条件为VSG有一定的压差，即VS-VG>VTH。

故一般把NMOS作为下管，S极接地，只要给G极一定电压即可控制其导通关断；把PMOS作为上管，S极接V IN ，G极给个低电压即可导通。当然NMOS管也可作为上管，但需要增加自举驱动电路。

对于一些拓扑，比如Buck、Boost、Buck-Boost这些用NMOS作为上管的拓扑，就没办法直接用刚才说的只给G极一个电平来驱动。假如此时D极接V IN ，S极的电压不定，NMOS管截止时为低电平，导通时接近高电平V IN ，需要板子上给G极一个更高的电压，但此时板子已无比VIN更高的电平了，那么就可以采用自举驱动电路。

如图为用于驱动上MOS管的电容自举驱动电路。该自举电容通过二极管接到VCC端，下接上MOS管的S极。当驱动电路驱动下MOS管导通时，VCC通过二极管、RBOOT、下MOS管，对CBOOT充电。

充电时间为下MOS管的导通时间，我们定为Toff（上MOS管）；当下管关断后，驱动电路导通上MOS管，CBOOT的下端电压变为V IN ，由于电容两端电压不能突变，所以CBOOT上的电压自然就被举了起来。这样驱动电压才能高过输入电压，就能保持上管持续导通，此时VBOOT的电压通过RBOOT和内部电路放电，放电时间为Ton（上MOS管）。

自举电容充电过程如图：

下MOS管导通时开始充电，充电电压对时间的关系如公式一所示：

Vcboot_max = V0 + VCC x [1–exp (-Toff/RC)]；

充电电流对时间的关系如公式二所示：

I = CdU/dT = C x △Vcboot/Toff。

接下来看一下其放电过程：上MOS管导通时开始放电，放电电压对时间的关系如公式三所示：

Vcboot_min = exp [ -Ton/ (Rtotal x C) ] x Vcboot_max

放电电流对时间的关系如公式四所示：

I = CdU/dT = C x △Vcboot/Ton

至此我们已经掌握自举驱动电路的“窍门”。

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