BUCK 电路中 BST 与 SW 之间的电容和电阻的工作原理

出处:网络整理时间:2026-05-29
  在 DC - DC BUCK 芯片的外围电路设计中,常常会在 BST 和 SW 管脚之间添加电容或者电容与电阻的组合,这部分电路被称作自举电路,其中的电容和电阻分别被称为自举电容和自举电阻。本文将详细介绍 MPS 的 BUCK 电路中 BST 与 SW 之间的电容和电阻的选取考量以及它们的工作原理。
  BUCK 拓扑架构科普
  开关电源中 BUCK 拓扑主要分为非同步整流 BUCK 和同步整流 Buck。非同步整流 BUCK 的电感续流依靠续流二极管,由于续流二极管上能量损耗较大,所以效率较低。不过,其电路不需要复杂的控制,成本相对较低。而同步整流 BUCK 的电感续流采用下管 MOS,导通阻抗低,效率相对较高,但需要额外的控制电路,成本也会相应增加。随着 BUCK 电路芯片使用的 BCD 工艺不断发展,同步 BUCK 电路芯片的面积优势愈发明显,大规模生产带来的成本优势也日益突出,因此通常会选择同步 BUCK。
  MPS 在过去的 10 年里,凭借先进的 BCD 器件工艺和组装 / 封装技术引领 DC/DC 市场。例如,2005 年个将 2A/3A 的 BUCK 芯片集成在 56 的 SOIC8 封装里面;2011 年,个将 2A/3A 的 BUCK 芯片集成在 33 的 SOT23 的封装里面;2015 年,个将 2A/3A 的 Buck 芯片集成在 SOT563/SOT583 的封装里面。此外,MPS 还提供 QFN 和 CSP 等不同封装的 DCDC。
   这是 MPS 一颗常用同步整流 BUCK MPQ8633B 的应用电路。那么,图中 BST 到 SW 之间的电阻 R 和电容 C 是如何工作的,又起到了什么作用呢?
  通常,从 BUCK 芯片 BST 引脚到 SW 引脚间的电容被称为自举电容,电阻则被称为自举电阻。从工作原理来看,如图所示为 MPQ8633B 的内部框图,高边 MOS 管和低边 MOS 管都需要通过 Driver 进行开关,并且需要供电来保证驱动正常运转。低边 MOS 管是共地的,所以用 VCC 供电即可。而高边 MOS 管是一个浮地 SW,因此需要 BST 来作为浮地驱动。
   接下来看充电回路,CBST 的供电由 BST REG 提供,IC 会设置一个控制逻辑。当 BST REG 低于某个电压或者起机时,会让低边 L - MOS 管导通,此时 SW 相当于接地为 0,电流会通过红色路径经 RBST 对电容 CBST 进行充电,使其快速达到 BST REG 的目标电压。
   放电回路方面,当关闭低边 MOS 管,打开高边 MOS 管时,因为高边 Vgs > Vgs (th),高边 MOS 管能够打开。随着高边 MOS 管打开,SW 上的电压会变成 VIN。如果不加 CBST,当高边 MOS 管想要打开时,CBST 没有足够的能量会使 Vgs 瞬间降低。而加上 CBST 之后,利用电容电压不能突变的特性,当 SW 变成 VIN,CBST 上的电压会升为 VIN + 3V,此时 Vgs 会持续大于 Vgs (th),高边 MOS 管就能完全打开。
  关于 BST 中 RBST 的作用,其实很多时候电路中只加了自举电容,而未看到自举电阻。在自举电路中,也可以加入 BST 电阻。BST 电阻的作用是在 SW 处于高电平时,利用电容两端电压不能突变的特性,将 BST 脚电压泵至比 SW 高的电压,维持高边 MOSFET 的导通状态。加入 BST 电阻后,和 BST 电容就构成了 RC 充电电路。
  BST 电阻的大小决定了高边 MOSFET 的开关速度。一般来说,BST 电阻越大,高边 MOSFET 开得越慢,SW 上的尖峰就越小,EMI 特性越好,但会对效率产生一些影响,增加 IC 的开关损耗。BST 电阻越小,MOSFET 开得快,SW 上的尖峰就越大,但效率会有所提升,所以有时也会在 SW 上预留 RC 对地吸收。终需要权衡利弊,选取合适的自举电阻(Datasheet 中有推荐 CBST 的取值,RBST 实际调试进行选择)。
  ,对于广大工程师朋友们,这里给出 BST - SW 之间自举电容和自举电阻的 Layout 建议:
  BST 电阻、电容和 DCDC 芯片放在同一面。
  将 BST 电阻、电容放置于芯片 BST 引脚和 SW 管脚之间(尽可能短路径),使用大于 20mil 的宽度走线。
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