利用步進(jìn)升壓DC/DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)高電壓電源

帶有片上FET功率開關(guān)的廉價(jià)升壓穩(wěn)壓器很適合用于低壓升壓轉(zhuǎn)換器SEPIC(單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器)，以及反激式轉(zhuǎn)換器。對(duì)于較高的電壓，設(shè)計(jì)者一般會(huì)采用一種成本更高的方案，包括一個(gè)外接FET的控制器，或一個(gè)高壓升壓穩(wěn)壓器。

還有一種簡(jiǎn)潔而便宜的方案(圖1)。此電路使用了一只ADP1613步進(jìn)升壓DC/DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器，獲得一個(gè)48V、100mA電源，滿載效率為86%(圖2)。該IC包含了一個(gè)片上功率開關(guān)，在20V時(shí)的峰值輸出電流為2A。齊納二極管作為一只并聯(lián)調(diào)節(jié)器，為IC提供一個(gè)5V電源，并將外接FET的柵極偏置在相同電壓下。IC內(nèi)部的FET與一個(gè)高壓FET串聯(lián)，接成級(jí)聯(lián)方式。現(xiàn)在，IC是以共柵極模式驅(qū)動(dòng)外接FET，切換的是外接FET源極的電壓，而不是柵極。

圖1，本電路設(shè)計(jì)采用ADIsimPower，用IC內(nèi)部FET開關(guān)驅(qū)動(dòng)外部FET的源極。

圖2，IC框圖顯示了其升壓轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。

然后，內(nèi)部FET導(dǎo)通，V X(圖3)結(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)至地，而高壓FET的柵極保持恒定，導(dǎo)通高壓FET。較低的FET用作一個(gè)低電阻柵極驅(qū)動(dòng)器，而FET快速導(dǎo)通，獲得了低導(dǎo)通損耗。當(dāng)內(nèi)部FET關(guān)斷時(shí)，電感電流拉高SW結(jié)點(diǎn)，直到外接F E T 也關(guān)斷。內(nèi)部FET可看到的最高電壓是柵極電壓減外接FET的閾值電壓。

圖3，級(jí)聯(lián)FET結(jié)構(gòu)獲得了快速的轉(zhuǎn)換和低損耗。這種結(jié)構(gòu)亦能實(shí)現(xiàn)更高電壓的運(yùn)行。

關(guān)斷的轉(zhuǎn)換較慢，因?yàn)樗c電感中的峰值電流成正比，但采用一個(gè)正確大小的FET時(shí)，一般就有了獲得快速轉(zhuǎn)換和低損耗的驅(qū)動(dòng)電流，即使是低負(fù)載。整個(gè)B OM成本不到2 美元(千片)。

用ADIsimPower設(shè)計(jì)工具可以設(shè)計(jì)和仿真此電路。該工具可以設(shè)計(jì)出升壓、SEPIC以及SEPIC-Cuk轉(zhuǎn)換器，允許輸入電壓范圍為1.8V~90V，輸出電壓為1.2V~90V。圖4顯示ADIsimPower工具與測(cè)量結(jié)果之間有很好的一致性。

圖4，測(cè)量結(jié)果與ADIsimPower結(jié)果之間吻合良好。