最常见的开关电源结构是降压转换器,它能高效地将高电压转换为低电压。图1给出了一个典型的降压转换器,其中N沟道MOSFET Q1需要一个浮栅驱动信号。浮栅驱动是PWM(脉宽调制)控制器IC的一部分。根据控制器的设计,Q1可以是N沟道或者是P沟道。遗憾的是,IC的额定电压必须与输入电压同高,这限制了它可以处理的极限最高电压。
图2中的电路采用一个简单的电压电平移位器,用一个降压转换器控制一个带低侧IC的导通晶体管,该IC有以地为基准的栅极驱动。由于PWM IC中的电平移位电路不用承受大电压,因此可以实现任意高输入电压的转换器。
带低侧栅极驱动的PWM IC可以为N沟道MOSFET供电,当它们有正的栅源电压时导通。图2中的电路使用P沟道器件作高侧MOSFET;它在栅源电压为负时导通。因此,必须将来自PWM控制器的控制信号作反转。Q2和Q3构成的MOSFET图腾柱结构也能工作,不过也可以采用一个反相栅极驱动器。
电容C2完成电平移位功能。它的值必须足够大,从而在开关频率下维持自己的电荷,而其电压又要足够小,跟得上输入电压的变化。电阻R1和P沟道MOSFET Q3将C2充电至电压VC=VIN–VCC,其中VC是C2的电压,VIN是输入电压,而VCC是Q2和Q3图腾柱结构及PWM IC的供电电压。供电电压必须低于齐纳二极管D2的击穿电压。另外,每当Q2导通时电流都会流经D2和C2,降低了效率。D2将C2的电压限制在上式中的值。当Q3导通时,如果试图升压则D2变为正偏。当Q3导通时,该电路在Q1栅源极之间施加的电压为0V,当Q2导通时加的电压为–VCC。
电阻R1亦确保了Q1栅源电容的放电,当图腾柱输出电压为高时,它保持Q1的关断。二极管D2将Q1的栅源电压限制在12V,无论电路输入电压是多少。电容C2对Q1的栅极驱动脉冲是透明的,因此电路的栅极驱动能力与图腾柱电路本身一样好。因此,电平移位对于电路可以驱动的MOSFET大小没有限制。
图3表示一个采用这种方案的实际降压转换器。转换器的输入电压为18V~45V,其输出电压在1.5A输出电流时为12V。转换器使用美国国家半导体公司的LM5020-1反激/升压/正激/SEPIC(单端初级电感转换器)PWM控制IC。
图中保留了为前图而设计的元件,但增加了一些功能,如C9的输入电压过滤,R2和R7的输入欠压锁定,C3的软起动功能,12.7 kΩ R3的500 kHz开关频率设置功能,C7、C8和R6的反馈补偿,以及R9和R10的输出电压设置。
LM5020-1提供了电流模式控制,但在本电路中,它采用的是电压模式控制。一个峰值为50μA的内部锯齿波电流源用于电压的斜升,为一个电流信号增加斜率补偿。这个电流流经5.11kΩ电阻R4和一个2kΩ的内部电阻,在CS脚(Pin 8)产生一个50μA × (2kΩ + 5.11kΩ)≈ 300 mV的峰峰值电压。COMP脚(Pin3)将这个锯齿波与COMP脚的输出误差电压作比较,为Q1生成正确的占空比信号。
图4是电路的开关波形。示波器通道1(下方曲线)表示LM5020-1生成的栅极驱动信号。通道2(中间曲线)表示相应的图腾柱输出电压。通道3(上方曲线)表示Q1栅源之间的电平转换后图腾柱输出电压。Q1栅源电压的峰值等于输入电压,其波幅大约为8V,即LM5020-1内部产生的供电信号值。所有波形都很清晰,上升与下降时间均很短。该电路的满负荷效率在输入电压为18V和45V时分别为86%和83%。
上一篇:浅析影响铅酸蓄电池使用寿命的主要因素和注意事项
下一篇:机房电源的三种故障处理办法
推荐阅读最新更新时间:2023-10-17 15:05
Vishay线上图书馆
- 选型-汽车级表面贴装和通孔超快整流器
- 你知道吗?DC-LINK电容在高湿条件下具有高度稳定性
- microBUCK和microBRICK直流/直流稳压器解决方案
- SOP-4小型封装光伏MOSFET驱动器VOMDA1271
- 使用薄膜、大功率、背接触式电阻的优势
- SQJQ140E车规级N沟道40V MOSFET
- MathWorks 和 NXP 合作推出用于电池管理系统的 Model-Based Design Toolbox
- 意法半导体先进的电隔离栅极驱动器 STGAP3S为 IGBT 和 SiC MOSFET 提供灵活的保护功能
- 全新无隔膜固态锂电池技术问世:正负极距离小于0.000001米
- 东芝推出具有低导通电阻和高可靠性的适用于车载牵引逆变器的最新款1200 V SiC MOSFET
- 【“源”察秋毫系列】 下一代半导体氧化镓器件光电探测器应用与测试
- 采用自主设计封装,绝缘电阻显著提高!ROHM开发出更高电压xEV系统的SiC肖特基势垒二极管
- 艾迈斯欧司朗发布OSCONIQ® C 3030 LED:打造未来户外及体育场照明新标杆
- 氮化镓取代碳化硅?PI颠覆式1700V InnoMux2先来打个样
- 从隔离到三代半:一文看懂纳芯微的栅极驱动IC
- 2009 EEWORLD 年度人物大评选活动评奖揭晓
- 基于USB PD受电协议芯片CH224 DIY创意秀
- 下载Intel《赢得大资料爆炸——大资料、智慧系统与物联网的时代》白皮书
- 【投票跟帖有礼】原厂的翻新仪器怼市场上的二手仪器,你顶谁?
- LPC8N04测评,激发你的NFC&物联网新创意!
- ADI【混合动力汽车(HEV)/电动汽车(EV)】锂电池管理解决方案
- 阅读瑞萨电子电源模块系列白皮书,赢双重好礼:提升能量有礼&推荐100%有礼 !
- 4小时实战+剖析:TI工程师教你快速上手 各种无线产品开发 (限量$14售CC1352R1无线开发板,助你参与动手实验)
- 【EEWORLD第三十九届】2012年06月社区明星人物揭晓!