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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b. 射極開關(guān)控制
基于成本考慮，設(shè)計(jì)工程師有時(shí)希望采用雙極型晶體管來作為帶射極開關(guān)控制的高電壓開關(guān)，如圖5所示。Q1的基極在關(guān)斷狀態(tài)下被箝位在一個(gè)安全電壓上，因此Q2上所加的電壓為箝位電壓減去Q1的Vbe (0.7V)。為打開Q1，先打開驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 Q2，然后基極電流再流進(jìn)Q1與Q2。起始基極電流由電容C1提供，直至Q1完全飽和。導(dǎo)通期間的基極電流由Vdd通過電阻R1及Q2的導(dǎo)通電阻提供。為關(guān)斷Q1，先關(guān)斷Q2以迫使集電極電流從基極流向充電電容C1，從而將Q1關(guān)斷。
采用射極開關(guān)控制，除具有源極開關(guān)控制的優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：由于集電極電流遠(yuǎn)大于基極電流，故與傳統(tǒng)基極開關(guān)方法相比，可以以高得多的速率來消除過量載流子，這能極大地加速關(guān)斷過程；(2) 射極開關(guān)關(guān)斷下的Q1反向偏置安全工作區(qū)要遠(yuǎn)大于采用柵極關(guān)斷時(shí)的反偏安全工作區(qū)，這是因?yàn)楫?dāng)射極關(guān)斷時(shí)沒有射極電流，故集電極－射極擊穿電壓BVCEO變成BVCBO，而在基極開關(guān)方法中，BVCBO通常都要高于BVCEO極限值。
C. IC/分立器件方案
我們建議的方法采用源極開關(guān)方法來控制高壓MOSFET，Q1的柵極通過ZR1被箝位在一個(gè)高于閥值的電壓上。在采用低壓MOSFET的開漏極配置中，源極與IC輸出相連。采用源極開關(guān)技術(shù)可減少引腳數(shù)，因?yàn)檩敵鲆_還用于檢流。通過將FB引腳與偏壓引腳合并，可以采用TO-92塑料封裝，器件只有三個(gè)外部引腳，從而減少IC成本及對(duì)PCB空間的占用。
這種器件可減少外部器件數(shù)，進(jìn)而減少系統(tǒng)成本及空間。PWM控制器集成了振蕩器、檢流、參考電壓等。反饋電壓通過一個(gè)內(nèi)部電壓分配器從BIAS輸入上獲得。BIAS電壓由電流源提供，并受電源輸出電壓的調(diào)整，通常用一個(gè)與輸出耦合的光耦來實(shí)現(xiàn)。
全PWM功能可以通過3個(gè)外部連接來實(shí)現(xiàn)：SW端、BIAS/FB端及GND端。3端組合及低電壓工作可使IC采用TO-92等小型封裝，以便用于通孔安裝。類似低成本封裝亦可用于表貼安裝，這能極大地減少電源IC的成本及PCB面積。
d. 啟動(dòng)過程
啟動(dòng)時(shí)，高電壓晶體管Q1的漏極電流通過控制器U1的內(nèi)部電阻電路及外部電阻R3對(duì)電容C4充電(圖3)。當(dāng)Bias/FB端子上的電壓達(dá)到工作電平時(shí)，IC即開始以不斷增加的占空比產(chǎn)生PWM脈沖，直至輸出電壓達(dá)到其預(yù)定值。然后，再對(duì)占空比進(jìn)行調(diào)整以便調(diào)整輸出電壓。一旦控制器開始工作，內(nèi)部電阻即被IC切斷，而轉(zhuǎn)由偏置線圈給IC提供偏置。
評(píng)論