Bootstrap Schaltung
Einleitung
MOSFET kann man in 2 Arten unterteilen:
– N-Kanal MOSFET
– P-Kanal MOSFET
Nähere Erklärung: ->
Je nachdem welche Art in einer Schaltung verbaut wird, muss darauf geachtet werden wie man diese Art verbauen muss.
Dabei gilt folgendes:
– N-Kanal MOSFETs werden als High-Side FET verbaut
– P-Kanal MOSFETs werden als Low-Side FET verbaut
Nähere Erklärung: ->
Möchte man nun einen N-Kanal MOSFET als Low-Side FET (oder P-Kanal als High-Side) verbauen kommt die sogenannte Bootstap-Schaltung zum Einsatz, welche dieses Vorhaben ermöglichen soll. Im folgenden wird diese Bootstrap-Schaltung näher erklärt.
Erklärung der Bootstrap-Schaltung
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Bootstrap-Schaltung am Beispiel eines synchronen Abwärtswandlers
Schritt 1
In Schritt 1 wird der MOSFET M2 leitend geschaltet. Der Drain-Source-Übergang wird niederohmig. Dadurch sinkt das Potential am Punkt B auf Masse ab (siehe: Abbildung 42). Der Vcc_int-Anschluss liegt bei einer Spannung von ~5V. Es entsteht zwischen Punkt A und Punkt B ein Potentialunterschied von ~5V, wodurch die Diode D1 leitend wird und der Kondensator C6 wird auf eine Spannung von 5V (+ Durchflussspannung der Diode) aufgeladen (siehe: Abbildung 43).
Schritt 2
Im zweiten Schritt soll der MOSFET M1 leitend geschaltet werden. Dazu kann anfangs die Spannung aus dem Vcc_int-Anschluss des Treibers verwendet werden (siehe: Abbildung 44). Dies kann erfolgen bis es zu eingangs erwähntem Problem kommt bei welchem das Potential am Source-Anschluss gleich groß ist wie das Potential am Drain-Anschluss. Dies hat zur Folge das die UGS nicht mehr „gehalten“ werden kann.
Schritt 3
Bei Schritt 3 ist das Potential am Punkt B (Source-Anschluss des M1) nun gleich groß ist wie die Eingangsspannung (Spannung am Drain-Anschluss des M1). Es muss, damit der MOSFET M1 weiterhin leitend bleibt, das Potential am Gate entsprechend größer sein. Da das Potential B nun größer ist als das Potential A, sperrt die Diode D1. Der aufgeladene Kondensator C6 beginnt sich zu entladen. In Abbildung 45 ist in rosa das Potential des Gate-Anschlusses zu sehen. Wie man sieht, ist es größer als das Potential am Punkt B (Source-Anschluss). Daraus resultiert eine Gate-Source-Spannung UGS, welche blau markiert ist und den entsprechenden Wert liefert, damit der M1 leitend wird.