ブートストラップ回路とは？

ブートストラップ回路（Bootstrap Circuit）とは、外部に高電圧電源を別途用意することなく、既存の電源電圧を利用してそれよりも高い電圧を内部的に生成し、高電位側（ハイサイド）のスイッチング素子を正確にオン・オフ制御するための回路技術です。名称は「自分の靴紐を引っ張って立ち上がる」という英語の慣用句に由来し、自己昇圧の仕組みを表しています。

代表的な用途はMOSFETやIGBTを使ったブリッジ回路の駆動です。ハイサイドMOSFETのゲートを駆動するには、ゲート電圧をソース電圧より高くする必要がありますが、ソース自体が負荷側の高電位ノードに接続されているため、単純な電源では制御できません。ブートストラップ回路では以下の仕組みでこれを解決します。

• ローサイドがオンの期間にコンデンサを電源電圧まで充電する
• ローサイドがオフになると充電済みコンデンサが高電位ノードに乗り、ゲート駆動に必要な電圧を供給する
• この動作をスイッチングのたびに繰り返すことでコンデンサの電荷を維持する

この技術は、インバータ・DC-DCコンバータ・モータードライバIC・UPS（無停電電源装置）などに幅広く採用されています。ただし、スイッチング周波数が低すぎるとコンデンサの電荷が抜けてしまうため、連続動作が前提となります。専用のゲートドライバICにブートストラップ回路を内蔵した製品も多く、設計の簡略化に役立っています。