DCDC芯片自举电容原理详解

1、DCDC芯片自举电容

我们经常见到部分型号DCDC芯片电路有这种自举电容，而有些DCDC芯片却没有这个电容，如下面两款DCDC。很多人不知道这个自举电容有什么作用，虽然按照厂商的推荐电路设计也没有什么问题，但是不懂电路细节确实不妥。

型号：TPS563203，有自举电容。

型号：TPS62A01，没有自举电容。

2、两款芯片的结构框图：

TPS563203结构框图如下，此款芯片上管为NMOS。

TPS62A01结构框图如下，此款芯片上管为PMOS。

3、驱动方式

1)TPS62A01驱动方式：

这种类型的芯片驱动方式好理解，驱动电路输出高电平，下管的Vgs大于开启电压，开始导通。同样道理驱动电路输出低电平，上管导通，下管截止。PMOS和NMOS交互导通。

2)TPS563203驱动方式：

以上芯片框图中可以看出，此芯片上管使用NMOS，因为上管的源极不是接地设计，所以上管导通后，源极电压比较高，几乎就是Vin，所以要想上管持续导通，至少使栅极电压比源极电压高一个MOS管开启电压，也就是至少比Vin高一个开启电压，这就用到了电容自举。当上管截止，下管导通，此时SW管脚被下管强行拉到GND，自举电容通过二极管充电，电压充至Vc，如上图绿色箭头所示。当上管导通，下管截止时，SW管脚不为0，假设为Vsw，此时电容的上端电压为Vsw+Vc，下端是Vsw。但是电容两端电压差仍然是Vc，理由是电容两端电压不能突变。这个自举电容跨在上管的源极和栅极之间，也就是说栅极和源极之间的电压差为Vc，这个电压差就是为了保证上管的Vgs大于开启电压，使上管能正常开启。自举电容的作用就是抬高上管的栅极电压。

4、题外话

上管使用NMOS增加了一些芯片设计复杂度。为什么有的DCDC中的上管仍然使用NMOS?上篇文章介绍了PMOS的导通电阻比较大，流过相同电流压降较大，发热量大，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设计简单，成本低。