부트스트랩(Bootstrap) 회로란 무엇인가?

안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

레귤레이터 IC의 데이터시트를 보다 부트스트랩 회로에 대해 찾아보게 되었습니다.

한 번 같이 공부해보도록 하겠습니다.

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1. Bootstrap이란?

Bootstrap을 인터넷에 검색해보면 아래와 같은 영어 단어 해석이 나옵니다.

즉 '자기 스스로 해결하다라는 뜻인데요.

기존에 어떤 문제가 있었는데 추가적인 신호를 사용하지 않고 기존의 것만으로 문제를 해결하는 것입니다.

그렇다면 과연 어떤 문제가 있는 것일까요?

 

일반적으로 NMOS의 경우 스위치로 동작시키고자 할 때 Source를 GND에 연결하고 Drain에 부하를 연결하게 됩니다.

그런데 Source에 연결하고자 할 때가 있을 수 있습니다. 이럴 경우 아래와 같이 문제가 발생할 수 있는데요. 바로 스위치를 ON 시켰을 때 Source의 전압이 Vgs만큼 낮아진다는 것입니다.

분명 우리가 원하는 건 부하에 12V의 전원이 인가되는 것이었을 겁니다.

 

그렇다면 어떻게 해결해야 할까요?

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2. Bootstrap 회로

 

일반적으로 N채널 FET를 사용하여 완전히 ON 시키기 위해서는 Vgs가 드레인 전압보다 높아야 합니다.

그래서 커패시터와 다이오드를 이용해서 더 높은 전압을 만들어주는 게 바로 Bootstrap 회로입니다.

동작을 천천히 보도록 하겠습니다.

 

왼쪽에 High 신호가 인가되게 되면 TR이 ON이 됩니다.

그리고 커패시터의 양단에 11.3V의 전압이 충전이 됩니다.

이 상태에서 오른쪽과 같이 TR의 Base에 Low 신호가 인가되었다고 해봅시다.

그러면 TR이 OFF가 되면서 Gate에는 High 전압이 인가되어 FET가 Turn On이 되게 됩니다.

그러면 Source의 전압이 12V로 올라가게 됩니다. 그러면서 Capacitor에는 전압이 11.3V가 충전되어 있는 상태이므로, Source의 전압이 더해져서 커패시터의 윗부분?의 전압은 23.3V가 되게 됩니다.

(전하량 보존 법칙에 의해 Cap 양단의 전압차이는 없어야 하기 때문입니다. )

그래서 최종적으로 Gate에는 23.3V의 전압이 걸리게 되는 것입니다.

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공부를 하다보니 제가 FET에 대해 정확하게 모른다는 느낌을 받았습니다.

단순히 스위치 회로로 동작만 시킬 줄 알고 아주 아주 기본 내용만 알지.. 자세하게는 모르고 있었습니다.

그래서 위에 틀린 내용이 있을 것 같기도 한데요...

다음에는 FET를 학부생 때 공부했던 것 처럼 좀 자세히 공부해보고 틀린 게 있으면 수정을 하도록 하겠습니다.