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驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是功率半導(dǎo)體應(yīng)用的難點(diǎn)，涉及到功率半導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)過程控制及器件的保護(hù)，實(shí)踐性很強(qiáng)。為了方便實(shí)現(xiàn)可靠的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，英飛凌的驅(qū)動(dòng)集成電路自帶了一些重要的功能，本系列文章講詳細(xì)講解如何正確理解和應(yīng)用這些功能。

自舉電路在電平位移驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用很廣泛，電路非常簡單，成本低，而且有很多實(shí)際案例可以抄作業(yè)，不過，由于系統(tǒng)往往存在特殊或極端工況，如設(shè)計(jì)不當(dāng)調(diào)制頻率或占空比不足以刷新自舉電容器上電荷，電容上的電壓不夠，低于欠壓保護(hù)值UVLO，這時(shí)候就出現(xiàn)了系統(tǒng)故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞系統(tǒng)。所以英飛凌在相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊(cè)和應(yīng)用指南中有詳細(xì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和工況分析，分析了電壓紋波，啟動(dòng)過程的階躍響應(yīng)和三相空間矢量（或三相正弦波+3次諧波）調(diào)制的情況。

自舉電路原理

在研究半橋拓?fù)渲惺褂玫淖耘e電路元器件取值大小細(xì)節(jié)之前，需要復(fù)習(xí)前兩篇提到的一些基礎(chǔ)知識(shí)，為此我們?cè)俜乓粡埡喕?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1516822.html">等效電路有助于分析加深理解（見圖1）。

圖1. 自舉電路的等效電路

自舉等效電路簡化了VBS即自舉電容器Cboot上的電壓特性作為模擬調(diào)制開關(guān)S1開關(guān)狀態(tài)函數(shù)的計(jì)算，也簡化其與占空比（D=占空比=T(ON)/T≡1-D）、柵極電荷QG、漏電流Ileak以及自舉電阻Rboot和自舉電容Cboot的計(jì)算。

VBSMAX代表電源電壓、加上或減去自舉電路的靜態(tài)電壓降。

自舉電壓紋波和平均值

研究自舉電路動(dòng)態(tài)過程的最好方法是仿真，下面舉一個(gè)數(shù)值的案例做些分析：

設(shè)計(jì)條件

QG=40nC, f=1/TS=20kHz，

Ileak=200μA, Rboot=220?

圖2顯示了不同自舉電容在10%的占空比時(shí)的效果，不難發(fā)現(xiàn)電容值的大小只影響VBS紋波（平均值保持不變）。而圖3所示為Cboot等于47nF和1μF（預(yù)充電到VBSMAX=15V），占空比等于DMIN=10%或30%時(shí)的仿真結(jié)果。

綠色和黃色曲線表示47nF自舉電容器的VBS。紫色和紅色曲線表示使用1μF自舉電容器的VBS。

圖2. 紋波與自舉電容

自舉電路的時(shí)間常數(shù)

自舉建立過程是建立在下管導(dǎo)通期間，這時(shí)候半橋電路已經(jīng)開始工作了，但上管平均自舉電壓的建立是需要一個(gè)過程，圖3顯示了系統(tǒng)在自舉電容器完全充電至15V（D=100%）時(shí)的階躍響應(yīng)。從圖中可以看出，平均自舉電壓VBS的行為類似于單階系統(tǒng)，其時(shí)間常數(shù)由下列公式計(jì)算得出。