高端MOS为什么要自举电路

众所周知MOS是电压型驱动，只有G极比S极高一个开启电压Vth之后，MOS才会导通（这里指NMOS）。但是如下图。我用了12V给G极，但是由于R7流过电流的时候存在压降（欧姆定律）。导致S极被抬高。所以我给到MOS的驱动电压是G-S=12-8.42=3.58V。在不是低压MOS中，一般datasheet建议使用10V,或者12V来进行驱动，虽然3.58V也能进行导通，但是导通电阻Rds会比用10V驱动时大很多。带来MOS发热的问题。

解决的办法有很多，比如我可以用一个PMOS作为高端驱动。但是由于工艺的问题，PMOS作为高端MOS，纯在性能差，想达到相同的性能价格又贵很多的问题。这时自举电路就应运而生了。如果有这么一个电路，能给G极产生一直比S极大10V的电路，即使这个电压比电源电压还要高。下面介绍下自举电容电路。

自举电容

我用几个电路电路图来进行说明自举电容电路。

S1A相当于高电平信号，对G极进行供电电。S1B相当于低电平信号，短路MOS的G极和S极，R7是模拟高端MOS带的负载。当有电流流过时会形成一个压降把MOS的S极抬高。C1时自举电容，具体作用下文解释。现在先进行自举的分阶段说明。
第一阶段：当S1A和S1B都断开的使用，我们看电容两端。左边是12V，右边是0V。

第二阶段：当S1A闭合，S2B断开的时候，MOS的S极电压是0V，G极电压是12V，所以MOS正常导通，电流逐渐流过R7形成压降，MOS的S极电压逐渐升高（如上图的绿色曲线）。但是由于电容C1的特性，本来电容左边是12V，电容右边是0V，但是电容右边的电压上升的时候，可以理解为电池串多一节，负极电压上升，正极电压也会上升（他们的压差一直保持12V），所以PR4点（二极管阴极）电压上升到了24V，由于二极管的存在，电流不能流向电源。所以二极管后的电压保持在了24V，所以开关闭合后，驱动MOS的G电压-S电压=12V。达到了MOS导通的很好的条件。

第三阶段：S1A断开，S1B闭合。这个时候MOS的G极和S极短路，MOS的G电压=S电压，MOS处于逐渐关闭状态。所以流经R7电流逐渐减少，所以MOS的S极电压逐渐降低到接近0。电容C1的右边电压逐渐下降，相对应的电容左边的电压也逐渐下降也就是MOS的电压逐渐下降，下降到驱动供电电压-二极管压降。
至此，又开始第一个阶段，一直反复一二三阶段。

分立元件搭建自举电路

基本的概念有了，就可以用真实的电路图代替进行分析。上图是我借鉴了网上的资料做的一个BUCK电源。由于BUCK在MOS导通阶段S极是浮地的。所以必须加上自举电路来驱动。
具体分析如下。
XFG1信号发生器高电平时，Q2导通，由于Q2导通，给Q1的b极提供回路，Q1导通，经过D2和R2给MOS进行充电（Q4的b极是高电平，因为R3流过电流形成压降，所以Q4也是关闭的）。MOS导通。
XFG1信号发送器低电平时，Q2关闭，由于Q2关闭，Q1的b极没有回路，Q1关闭，这时Q4的b极有R3这个回路，所以Q4导通，MOS的G极放电。MOS关闭。

仿真了一下在100K下的波形，绿色为MOS的G极到S极的波形，红色是MOS的S到地的波形。就仿真的结果来看自举的部分还是不错的。
有说明不明白的地方欢迎提出，有什么不对的地方很希望指正。
用分立元件搭建的同步BUCK已经打板了，没问题的话后续会继续加到这篇文章中。