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将升压稳压器用在额定电压以上

Kevin Tompsett 科罗拉多州Fort Collins Analog Devices公司?? 2012年03月30日 ?? 收藏0
带有片上FET功率开关的廉价升压稳压器很适合用于低压升压转换器SEPIC(单端初级电感转换器),以及反激式转换器。对于较高的电压,设计者一般会采用一种成本更高的方案,包括一个外接FET的控制器,或一个高压升压稳压器。

还有一种简洁而便宜的方案(图1)。此电路使用了一只ADP1613步进升压DC/DC开关转换器,获得一个48V、100mA电源,满载效率为86%(图2)。该IC包含了一个片上功率开关,在20V时的峰值输出电流为2A。齐纳二极管作为一只并联调节器,为IC提供一个5V电源,并将外接FET的栅极偏置在相同电压下。IC内部的FET与一个高压FET串联,接成级联方式。现在,IC是以共栅极模式驱动外接FET,切换的是外接FET源极的电压,而不是栅极。

图1,本电路设计采用ADIsimPower,用IC内部FET开关驱动外部FET的源极。
图1,本电路设计采用ADIsimPower,用IC内部FET开关驱动外部FET的源极。

图2,IC框图显示了其升压转换器架构。
图2,IC框图显示了其升压转换器架构。

然后,内部FET导通,V X(图3)结点驱动至地,而高压FET的栅极保持恒定,导通高压FET。较低的FET用作一个低电阻栅极驱动器,而FET快速导通,获得了低导通损耗。当内部FET关断时,电感电流拉高SW结点, 直到外接F E T 也关断。内部FET可看到的最高电压是栅极电压减外接FET的阈值电压。

图3,级联FET结构获得了快速的转换和低损耗。这种结构亦能实现更高电压的运行。
图3,级联FET结构获得了快速的转换和低损耗。这种结构亦能实现更高电压的运行。

关断的转换较慢,因为它与电感中的峰值电流成正比,但采用一个正确大小的FET时,一般就有了获得快速转换和低损耗的驱动电流,即使是低负载。整个B OM成本不到2 美元(千片)。

用ADIsimPower设计工具可以设计和仿真此电路,工具在www.analog.com/adisimpower。该工具可以设计出升压、SEPIC以及SEPIC-Cuk转换器,允许输入电压范围为1.8V~90V,输出电压为1.2V~90V。图4显示ADIsimPower工具与测量结果之间有很好的一致性。

图4,测量结果与ADIsimPower结果之间吻合良好。
图4,测量结果与ADIsimPower结果之间吻合良好。

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