《電子技術(shù)應(yīng)用》
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低壓降壓IC讓簡捷經(jīng)濟(jì)的偏置電源成為現(xiàn)實(shí)
摘要: 步降穩(wěn)壓器提供了一種低成本的解決方案,,但在使用高電壓輸入實(shí)施時(shí)卻充滿挑戰(zhàn),。在連續(xù)模式下,該降壓穩(wěn)壓器的占空比為輸出電壓除以輸入電壓,,即400V轉(zhuǎn)換到5V時(shí)占空比為1.25%,。如果我們在100kHz下運(yùn)行電源,則需要125nS的導(dǎo)通時(shí)間,,而由于開關(guān)速率限制的存在其通常是不切實(shí)際的,。
Abstract:
Key words :

  在本《電源" title="電源">電源設(shè)計(jì)小貼士》中,我們將研究一款可將高 AC 輸入電壓轉(zhuǎn)換為可用于電子能量計(jì)" title="電子能量計(jì)">電子能量計(jì)等應(yīng)用的低 DC 電壓簡單電路,。在這種特殊的應(yīng)用中,,無需將輸出電壓隔離于輸入電壓。此處,,經(jīng)過整流的 AC 輸入電壓可高達(dá) 375 VDC,,同時(shí)數(shù)百毫安電流時(shí)的輸出電壓可在 5 伏以內(nèi)。這些大容量應(yīng)用通常受到成本的推動(dòng),,因此要求低部件數(shù)量/低成本的電路。步降穩(wěn)壓器提供了一種低成本的解決方案,,但在使用高電壓輸入實(shí)施時(shí)卻充滿挑戰(zhàn),。在連續(xù)模式下,該降壓穩(wěn)壓器的占空比為輸出電壓除以輸入電壓,,即 400V 轉(zhuǎn)換到 5V 時(shí)占空比為 1.25%,。如果我們在 100 kHz 下運(yùn)行電源,則需要 125 nS 的導(dǎo)通時(shí)間,而由于開關(guān)速率限制的存在其通常是不切實(shí)際的,。

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  圖 1 低壓降壓 IC 實(shí)現(xiàn)了簡單,、經(jīng)濟(jì)的偏置電源

  圖 1 顯示一款解決占空比問題的一個(gè)電路。恒定導(dǎo)通控制器 (U1) 驅(qū)動(dòng)一個(gè)高壓降壓功率級(jí),,其包含一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路 (Q2, Q3) 驅(qū)動(dòng)的 P 通道FET (Q4),,以將 400V 轉(zhuǎn)換為 5V。該控制器(我們的例子中使用 TPS64203)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,。它擁有一個(gè)低靜態(tài)電流 35 uA),,讓轉(zhuǎn)換器能夠以最小的 R2 和 R3 電阻功耗離線啟動(dòng)。第二個(gè)關(guān)鍵因素是其提供短時(shí) (600 nS) 導(dǎo)通柵極驅(qū)動(dòng)脈沖來將最小開關(guān)頻率(連續(xù)導(dǎo)通模式下)升高至 20 kHz 以上的能力,。Q1 用于電平轉(zhuǎn)換柵極驅(qū)動(dòng)電壓至高端驅(qū)動(dòng)器,。來自 IC 的低壓輸出在 R4 上約為 5 伏,其使 Q1 和 R5 中出現(xiàn)固定電流,。通過發(fā)射極輸出器到 P 通道 FET 柵極為 R5 提供電壓,。電流也對(duì) C4 充電,以為驅(qū)動(dòng)電路供電,。我們選擇 P 通道 FET 來簡化驅(qū)動(dòng)電路,。如果要使用一個(gè) N 通道,則會(huì)要求一種能夠驅(qū)動(dòng) FET 柵極至輸入電壓以上來徹底增強(qiáng)器件的方法,。

低壓降壓IC讓簡捷經(jīng)濟(jì)的偏置電源成為現(xiàn)實(shí)

  圖 2 MOSFET表現(xiàn)出較好的 (< 50nS) 開關(guān)速度

  圖 2 顯示了兩個(gè)電路波形,,其表明通過簡單的雙極驅(qū)動(dòng)器可獲得較好的開關(guān)速度。低于 50 nS 的柵極驅(qū)動(dòng)升降時(shí)間產(chǎn)生小于 30 nS 的漏極-開關(guān)時(shí)間,。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換至 P 通道FET的驅(qū)動(dòng)電流可以增加速率,,代價(jià)是更高的功耗。這種電路的效率約為 70%,??紤]到功耗水平僅為 4 瓦,從 400V 轉(zhuǎn)換到 5V,,并且電路既簡單又便宜的情況,,這一效率已經(jīng)不低了。這種設(shè)計(jì)的兩個(gè)不足是缺少短路和過電壓保護(hù),。但是,,這種電路可能代表許多應(yīng)用中一種高性價(jià)比的折衷方法。

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