DCDC芯片自舉電容原理詳解

1、DCDC芯片自舉電容

我們經常見到部分型號DCDC芯片電路有這種自舉電容，而有些DCDC芯片卻沒有這個電容，如下面兩款DCDC。很多人不知道這個自舉電容有什么作用，雖然按照廠商的推薦電路設計也沒有什么問題，但是不懂電路細節確實不妥。

型號：TPS563203，有自舉電容。

型號：TPS62A01，沒有自舉電容。

2、兩款芯片的結構框圖：

TPS563203結構框圖如下，此款芯片上管為NMOS。

TPS62A01結構框圖如下，此款芯片上管為PMOS。

3、驅動方式

1)TPS62A01驅動方式：

這種類型的芯片驅動方式好理解，驅動電路輸出高電平，下管的Vgs大于開啟電壓，開始導通。同樣道理驅動電路輸出低電平，上管導通，下管截止。PMOS和NMOS交互導通。

2)TPS563203驅動方式：

以上芯片框圖中可以看出，此芯片上管使用NMOS，因為上管的源極不是接地設計，所以上管導通后，源極電壓比較高，幾乎就是Vin，所以要想上管持續導通，至少使柵極電壓比源極電壓高一個MOS管開啟電壓，也就是至少比Vin高一個開啟電壓，這就用到了電容自舉。當上管截止，下管導通，此時SW管腳被下管強行拉到GND，自舉電容通過二極管充電，電壓充至Vc，如上圖綠色箭頭所示。當上管導通，下管截止時，SW管腳不為0，假設為Vsw，此時電容的上端電壓為Vsw+Vc，下端是Vsw。但是電容兩端電壓差仍然是Vc，理由是電容兩端電壓不能突變。這個自舉電容跨在上管的源極和柵極之間，也就是說柵極和源極之間的電壓差為Vc，這個電壓差就是為了保證上管的Vgs大于開啟電壓，使上管能正常開啟。自舉電容的作用就是抬高上管的柵極電壓。

4、題外話

上管使用NMOS增加了一些芯片設計復雜度。為什么有的DCDC中的上管仍然使用NMOS?上篇文章介紹了PMOS的導通電阻比較大，流過相同電流壓降較大，發熱量大，效率低，因此在大功率DCDC中上管一般使用NMOS，小功率DCDC使用PMOS設計簡單，成本低。