從0到1設(shè)計(jì)BUCK(9) | BUCK降壓電路自舉電容選型指南，電容量計(jì)算方法

01、簡介

圖 1 非同步BUCK轉(zhuǎn)換器拓?fù)?/p>

圖1所示，是（TPS54561DPRT）非同步BUCK轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌呀?jīng)內(nèi)置了高邊開關(guān)管，關(guān)鍵的外圍元件包括功率電感、續(xù)流二極管、輸出電容和輸入電容。

[?從0到1設(shè)計(jì)BUCK(5) | 電流紋波系數(shù)選擇，功率電感計(jì)算優(yōu)化指南?]完成了功率電感選型。

[?從0到1設(shè)計(jì)BUCK(6) | 非同步BUCK降壓電路續(xù)流二極管選型準(zhǔn)則?]完成了續(xù)流二極管選型。

[?從0到1設(shè)計(jì)BUCK(7)：BUCK降壓電路輸出電容選型方法1?] [?從0到1設(shè)計(jì)BUCK(7) | BUCK降壓電路輸出電容選型方法2?]完成了輸出電容選型。

[?從0到1設(shè)計(jì)BUCK(8) | BUCK降壓電路輸入電容選型方法?]完成了輸入電容選型。

接下來幾篇文章將進(jìn)行輔助功能電路配置，如自舉電容、軟啟動(dòng)電容、使能/欠壓閉鎖等。此文，分析BUCK電路中高邊開關(guān)管自舉電容的配置方法。

02、自舉電容選型的基本原則

BUCK降壓電路對自舉電容的基本要求有兩點(diǎn)：

耐壓值：推薦選擇芯片BOOT-SW耐壓值的 1.5 ~ 2 倍。

電容量：使用電荷量公式 Cboot,min ≥ Qtotal/ΔV 計(jì)算。

03、如何確定自舉電容的耐壓值

由于自舉電容是并聯(lián)在 BST(BOOST) / BS(Bootstrap) / BOOT 引腳與SW引腳之間，所以其耐壓值至少需要大于BST - SW之間壓差的最大值即可。

圖2所示， TPS54561DPRT芯片BOOT-SW耐壓范圍是 -0.3V 至 8V ，所以該電源芯片自舉電容的耐壓值要大于等于8V，可以選擇16V、25V或50V耐壓值的陶瓷電容器。

圖 2 TPS54561DPRT芯片引腳耐壓值

圖3所示，支持高壓輸入范圍的BUCK芯片LM5145RGYT，其BST-SW 耐壓最大值支持到14V，這是因?yàn)槠湫酒琕CC輸出電壓最大值為14V。所以，該電源芯片的自舉電容推薦選擇25V或50V耐壓值的陶瓷電容器。

圖 3 LM5145RGYT芯片引腳耐壓值

綜上所述，通常情況下自舉電容的耐壓值選擇16V、25V或50V即可，具體可參考不同開關(guān)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)手冊。

04、如何確定自舉電容的電容量

圖4所示，根據(jù)TPS54561DPRT器件規(guī)格書公式(58)，該器件內(nèi)部高邊開關(guān)的總柵極電荷量為 Q_G(TOTAL) =3nC ；根據(jù)該器件EVM實(shí)測，自舉電容上的電壓為5.8V，也就是 V_(CBOOT,INIT)=5.8V ；所以，根據(jù)《開關(guān)電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應(yīng)用》公式(5.90)，計(jì)算所需自舉電容的容值大小如下所示：

圖 4 TPS54561DPRT器件功率損耗估算（總柵極電荷量3nC）

在此應(yīng)用實(shí)例中，基于上述理論計(jì)算，使用22nF電容就已經(jīng)能夠保證自舉電容上的電壓跌落不會(huì)超過5% 這個(gè)水平。但是，根據(jù)e2e.ti.com社區(qū)工程師對“TPS54561: Bootstrap Capacitor Selection”主題的回復(fù)：0.1uF是常用容值，而且并沒有導(dǎo)致該電路有問題，所以推薦0.1uF 10V自舉電容。

05、小結(jié)

（1）粗糙的選型原則：在BUCK電路中，自舉電容的典型電容量范圍通常為 10nF至0.47μF，其中 0.1μF（100nF） 是最常見的推薦值。

（2）精確的選型原則：使用前文公式(5.115)計(jì)算。如[?任何不給公式的元器件選型都是耍流氓?]文章所述：“電源先生”的觀點(diǎn)是，一切皆可計(jì)算。如果不能精確計(jì)算，然后精確控制，那火箭就無法上天。