2 ブートストラップ電源の設計

ブートストラップは、入力電圧と PWM 信号で動作します。入力電圧はテスト対象デバイス (DUT) に電力を供給しているのと同じ電源から供給され、入力電圧は LDO を使用して降圧できます。ブートストラップは動作に PWM 信号を必要とするため、この信号は PWM 信号を生成する DUT または PWM 信号と組み合わせて動作する DUT とのみ使用できます。DUT は、図 1-1 に示すように、必ずしもアンプのローサイドから絶縁されているわけではありません。このため、DC/DC パワー コンバータのみを使用することはできません。アンプのハイサイドは、DUT とグランド接続を共有していません。PWM 信号は、絶縁アンプのハイサイド グランドに接続されます。ブートストラップは、ハイサイド電源が常に PWM 信号よりも上にフローティングになるようにします。これにより、ハイサイド グランドが PWM 信号であっても、ハイサイド電源が安定した信号になります。

ブートストラップ回路への入力電圧によって出力の定常状態の値が決定されるため、アンプのハイサイド電源仕様への違反を避けるため、入力電圧は目的のハイサイド電源電圧に近い値にする必要があります。DUT VCC バスが絶縁型アンプの推奨動作条件の範囲外である場合は、LDO が必要です。LDO は一般に、追加の外付け部品がほとんど必要なく、LDO はスイッチング レギュレータよりもクリーンな信号を生成するため、このアプリケーションでは LDO が推奨されます。ブートストラップ回路への入力電圧は DUT グランドよりも高いため、図 2-1 に示すように PWM 信号が Low のとき、ダイオードの両端で正の電圧降下が生じ、導通してコンデンサが充電されます。

PWM 信号が High のとき、コンデンサの両端で電圧降下も負の電圧降下もなく、信号の導通が停止したため、コンデンサは 図 2-2 に示すようにハイサイド電源に放電されます。PWM 信号が Low のときにコンデンサに蓄積される電圧の大きさと、PWM 信号が High のときにコンデンサによって放電される電圧の大きさが等しい場合、ブートストラップ回路は定常状態を実現できます。これは、スタートアップ時間と定常状態のリップルが RC 時定数に依存し、PWM 信号の周波数とデューティ サイクルの影響を受ける可能性があることを意味します。