
LTSpice 是每个电子迷都应该至少具备基本知识的工具。我们这些在模拟和电力领域专业工作的人在很大程度上依赖于我们模拟的有效性。这是大学教授的基本技能之一,对于真正理解电路的行为至关重要。 [Mano] 有相当多关于该工具的视频,这里有一个关于自举电路如何工作的精彩视频解释,使高侧驱动器能够在驱动简单的降压转换器的情况下工作。然而,在理解引导程序是什么之前,我们需要先讨论一些理论。
当 NMOS(或 NPN)器件用在开关电路的高侧时,例如用于驱动电机或将电流泵入电源的半桥(以及扩展的全桥),自举电路非常常见。
一个简单的半桥驱动说明了高侧 NMOS 驱动问题。
从简单化的角度来看,由于明显的对称性,您希望 NMOS 器件位于底部,并期望 PMOS 器件位于顶部。然而,PMOS 和 PNP 器件比 NMOS 更弱、更稀有且更昂贵,这完全取决于器件的物理特性;简而言之,硅和大多数其他半导体中的空穴迁移率远低于电子迁移率,这导致电流小得多。因此,NMOS和NPN在电源电路中占主导地位。
有些人会意识到,为了驱动高侧开关晶体管(例如 NPN 双极或 NMOS 器件),源极不会接地,而是连接到开关节点,对于电源来说,开关节点就是输出电压。您需要一种方法来驱动栅极电压超过源极或发射极至少阈值电压。这是使设备完全开启、提供最低电阻并导致最小功耗所必需的。但是如何从逻辑电平 PWM 控制波形获得门正确切换所需的波形?
答案是使用所谓的自举电容器。这个想法很简单:在驱动波形的一半期间,电容器被充电到相对于地的某个固定电压,因为电容器的一端将周期性地接地。在另一半周期,先前接地的一端跳升至输出电压(高端晶体管的源端),这将电容器的另一侧升压到超过源极(因为它已经充电),提供临时高压浮动电源,可用于驱动高端栅极,并可靠地打开晶体管。 [Mano] 在下面视频的实际场景中更好地解释了这一点,但现在您已经了解了该技术的原因和方法。
我们经常观看有关 LTSpice 的视频,例如 [FesZ] 为初学者提供的优秀 YouTube 资源。
原文: https://hackaday.com/2025/05/13/simulating-high-side-bootstrap-circuits-with-ltspice/