全集成、部分集成和分立開關(guān)電源方案比較分析
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2. 分立器件方案
圖2為一種典型分立實現(xiàn)方案。分立高壓晶體管最初由直流總線通過R1偏置并由ZR1箝位，當晶體管柵極電壓達到導通閥值時，Q1打開。當通過檢流電阻的漏電流達到預定值時，被關(guān)斷的控制晶體管Q2被偏置電壓打開，將Q1關(guān)斷。Q1關(guān)斷后，儲存在變壓器中的能量即傳遞到次級線圈及偏置線圈，并通過C3與 R6構(gòu)成的RC網(wǎng)絡(luò)給Q1柵極加一個正偏壓，RC網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)決定關(guān)斷時間。反饋信號通過光耦取得并加于Q2的基極，以對基極電流進行調(diào)整?；鶚O電流調(diào)整導致對導通時間間隔的調(diào)整，進而實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)整。
由于通用分立器件的生產(chǎn)批量很大，故與專用集成電路(ASIC)解決方案相比，分立解決方案的系統(tǒng)成本是所有架構(gòu)中最低的，但這種方法也有一定的局限性。首先，開關(guān)頻率不恒定，由于關(guān)斷間隔相對恒定，故占空比改變將引起頻率改變；其次，開關(guān)轉(zhuǎn)換速度緩慢，因為它沒有ASIC解決方案中所采用的低阻抗柵極驅(qū)動器。故在同一頻率、電壓及電流上，Q1的開關(guān)損耗遠高于ASIC解決方案的開關(guān)損耗。
3. 部分集成方案
圖3：部分集成IC加分立器件實現(xiàn)方案。
基于上面對這兩種架構(gòu)的討論，以下介紹一種部分集成式架構(gòu)。圖3所示的這種架構(gòu)旨在提供適中的系統(tǒng)成本，同時保留大部分ASIC架構(gòu)的性能優(yōu)勢。該架構(gòu)的系統(tǒng)成本之所以較低，是因為采用了通用分立高壓晶體管，以及低壓工藝控制器IC。
a. 源極開關(guān)控制
作為對用于開關(guān)高壓MOSFET的傳統(tǒng)柵－源驅(qū)動的一種替代，可在IC輸出中采用一種源極開關(guān)結(jié)構(gòu)。在這種源極開關(guān)結(jié)構(gòu)中，控制器是通過源極來驅(qū)動外部MOSFET，而不是傳統(tǒng)PWM方法中驅(qū)動柵極。如圖4所示，外部MOSFET Q1的柵極通過ZR1被箝位在一個恒定電壓上，該電壓足夠高，以使晶體管充分導通，其典型值為14V。而電容C1(遠大于柵極輸入電容)則用來在每一開關(guān)周期暫時儲存柵極電荷。Q2的開關(guān)極性與Q1同步，當Q2打開時，Q1的源極被拉至接近于0V，而C1中所儲存的電荷則被傳遞到柵極，從而將Q1打開。當Q2關(guān)斷時，Q1的漏電流繼續(xù)流向Q2。Q2漏極電壓的升高迫使Q1的柵極電容對充電電容放電。當Q2的漏極電壓高于其柵極電壓減去Q1的柵極閥值電壓時，Q1關(guān)斷。
采用源極開關(guān)控制具有許多優(yōu)勢。首先，由于驅(qū)動及檢流共用一個引腳，故能減少一個引腳，從而簡化IC封裝；其次，由于IC的柵極驅(qū)動器只需驅(qū)動具有較低柵極閥值電壓的開漏極FET，故能采用低電源電壓，而無需使用充電泵電路，典型的PWM IC要求最小10V的電源電壓，而建議的IC則只需6V，由于電源電壓較低，因此可以采用亞微米工藝來提高裸片面積使用效率；第三，開關(guān)及啟動電流源只需使用一個外部高壓MOSFET，而柵極控制方法則需要用另外的高壓器件來提供啟動偏置電源。
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