如何利用MOS搭建桥式电路

电路" target="_blank">自举电路字面意思是自己把自己抬起来的电路，是利用自举升压电容的升压电路，是电子电路中常见的电路之一。

自举电路是一种利用电容器的储能特性来提升电路中某一点的电压，从而实现高增益或高输入阻抗的电路技术。自举电路在放大电路中有着重要的作用，尤其是在需要高输入阻抗和高电压增益的应用中。以下是对自举电路及其在放大电路中作用的详尽分析。

自举电路通过使用电容器在电源电压和电路工作电压之间创建一个虚拟的增益级，从而在没有实际增益元件的情况下提升电路的输入电压。这种技术可以有效地增加放大器的输入阻抗，同时减少所需的直流电源电压。

自举电路的工作原理基于电容器在交流信号中的行为。在直流条件下，电容器表现为开路，而在交流条件下，电容器可以充电和放电，表现出低阻抗的特性。自举电路利用这一特性，在交流信号作用下，通过电容器将一部分能量存储起来，并在需要时释放，以提升电路的某一点电压。

1.提高输入阻抗 ：自举电路可以显著提高放大电路的输入阻抗，这对于与高阻抗信号源的接口非常重要，可以减少信号源的负载效应。

2.增加电压增益 ：通过自举技术，放大电路可以在不增加电源电压的情况下，实现较高的电压增益。

3.改善稳定性 ：自举电路可以减少放大电路的稳定性问题，因为它减少了电路对电源电压变化的敏感性。

4.减少电源需求 ：自举电路允许使用较低的电源电压实现高电压增益，从而降低了对电源的要求。

5.信号调理 ：自举电路常用于信号调理，如提升信号电平，以满足后续电路的输入要求。

我们经常在IC外围器件中看到自举电容，比如下图同步降压转换器(BUCK)电路中，Cboot就是自举电容。

为什么要用自举电路呢?这是因为在一些电路中使用MOS搭建桥式电路，对于下管NMOS导通条件很好实现，栅极G与源极S之间的电压Vgs超过Vgs(th)后即可导通，Vgs(th)通常比较低，因此很容易实现。

而对于上管Q1而言，源极S本来就有一定的输出，要知道，当上管导通时，漏极D和源极S之间的电压Vds是很小的，如果要想直接驱动栅极G，满足Vgs》Vgs(th)的条件，则需要在栅极G和地之间加一个很高的电压，这个难以实现控制。自举电路应运而生。

有了自举电路，就可以轻松在上管栅极G产生一个高压，从而驱动上管MOS。

具体原理框图如下：

输入总电压VIN经过internal regulator后输出一个直流低压V，用于Vboot充电，这个internal regulator一般是LDO架构的电源。

当下管Q2导通时，SW电压为0，LDO输出电压V—》二极管—》自举电容C1—》下管Q2，通过这条回路对电容进行充电，电容两端两端电压约等于V，此时A点电压也是V。

当下管Q2断开时，SW位置电压不是0，电容两端存储了电压V，A点电压被太高后比SW位置电压高了V，相当于Q1的栅极G比源极S高了电压V，使得上管Q1导通，此时A点的电压变为V+Vsw，实现了电压抬升，自己把自己的电压举了起来。

下图是某IC自举电容电压实测波形，黄色和绿色曲线分别是电容两端相对于系统GND的电压波形，粉色是V绿-V黄，是电容两端的电压波形。

可以看到随着管子的开关，电容两端的电压一直不变，保持为内部LDO的电压，而电容两端相对于系统GND的电压一直在波动，一会被升上去，一会又降下来，以此实现在需要的时候，电容高边的电压足够高，以驱动上管导通。