关于自举电路的原理验证

前不久做了一个H桥驱动器的电路仿真，但是由于没有添加自举电路，导致高边桥驱动器有一些问题，由于是使用的低Vgs的Mos管，因此可以导通，但是总感觉效果没有那么好，而且如果换了Mos的型号，导通的效果也会大打折扣。

没有高压的栅极驱动是没有灵魂的！！！
因此我打算验证一个网上的自举电路，顺便学习一下自举电路的原理。

常用的高压侧MOS驱动方式有自举驱动、电荷泵驱动、BOOST驱动几种方式，但是成本最低的被用的最广泛的也就是自举电路了。先看电路图：

• 自举式驱动电路图

自举式升压电路的核心就在于一个二极管和一个电容，对他们的选型也有一定的要求。例如二极管必须要较快的开关速度，较低的导通电压，和较高的反向截至电压等。因为在理想情况下二极管的负极需要能够承受2倍的VM电压，并且还需要留有一定余量，开关速度的要求是因为PWM驱动速度一般为1-150k，有些甚至更大，因此选择高速的低导通压降的肖特基二极管比较合适。

电容的选型也很重要，因为他直接影响了MOS栅极的驱动速度、上升沿时间、驱动能力等参数，
较大的电容会导致充电较慢从而电压无法升到较为合适的电压值，太小的电容无法承载驱动MOS栅极所需的电荷量，导致MOS无法完全导通，这一点与MOS的Qg参数息息相关。

电路分析过程

上方整个电路的结构非常简单明了，左边和上边部分是升压二极管和电容，右侧电路部分是MOS驱动电路，由于需要模拟出整个单边桥驱动过程，因此pwm2我使用信号源给出pwm1互补的信号来驱动下边桥MOS。

中间的一大块是pwm驱动部分，一共分为两个状态，pwm1为高时，Q1导通，此时经过电阻分压后Q2的C端比B端高出电压，Q2导通，MOS管开启，SH端输出电压，并为自举电容充电。MOS刚开启时，会经过MOS管的线性区，时间细分的层面上来讲，此时SH点的电压不断上升。由于驱动栅极的电压是从V1取得，经过SH点的充电，电容的下端的电压不再是0，而是VM，由于电容两端的电压差不能突变的原则来看，V1的电压会随之升高。即SH点的电压升多少，V1的电压便随之升多少，即V1 = SH + VM = 2VM。当然了这是在理想情况下，实际上电路会存在不同程度的问题，例如D1、D2的压降不可能为0，三极管的导通压降也要考虑等等。

整个电路最核心的部分就是Q1和Q2共同控制了V1的导通路径，使得充电后的V1电压有一个快速、低阻抗的路径给MOS管的栅极进行驱动，进而给自举电容充电。该电路适合用于理解自举电路的基本原理： 为什么可以将驱动端的电压升高？ 相信各位看完本文后也有了答案。

在验证过程中，我尝试更换NPN的型号，即使用真实模型而不是理想模型，结果不出我所料，驱动失效了。为什么会有这种情况呢，其实主要原因有两点，一个是三极管的开启条件并没有那么随意，二个是二极管、三极管的导通压降不可忽略。因此如果想要直接使用该电路进行驱动，应该对电路进行进一步的优化，选择好合适的三极管型号，并且调整好电路参数，才能有较好的驱动效果。

然而，电子电路的设计和调试并不是一帆风顺，学习的过程中充满了曲折。
愿读到这里的你，在技术的道路上更进一步！

• 栅极驱动波形（蓝色）和SH输出波形（绿色）

• 自举电容充电波形V1

• PWM1与PWM2波形

• 三极管Q2的Vc（蓝色）与Vb（绿色）

参考Blog：自举电路原理

欢迎大佬们指正！