用16V~100V電源提供12V及3A輸出的寬范圍穩(wěn)壓器

　同步降壓壓器設(shè)計(jì)變得越來(lái)越困難，合適IC的 選擇范圍亦變得相當(dāng)窄。本設(shè)計(jì)實(shí)例將用于回掃穩(wěn)壓器電路的電流模式PWM IC與100V 的柵極驅(qū)動(dòng)器IC相結(jié)合，產(chǎn)生可在高達(dá)100V輸入電壓下工作的高性能同步降壓穩(wěn)壓器。

圖1所示電路采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司 (National Semiconductor) 的LM5020型電流模式PWM IC來(lái)驅(qū)動(dòng) LM5104 的柵極驅(qū)動(dòng)器IC₂， 以形成一個(gè)同步控制器。LM5020 包括一個(gè)可承受最高100V輸入電壓的內(nèi)部線性穩(wěn)壓器，并可提供為L(zhǎng)M5104供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流的輸出。為降低高輸入電壓下的功耗，在起始功率加上后，1N4148 型二極管D₂為電路其他部分提供一個(gè)11.5V的自舉電壓。由Pulse Engineering公司提供的100比1電流變壓器T₁在MOSFET Q₁導(dǎo)通期間提供電流反饋。Q₁與 Q₂均為具有低柵極電荷要求與低導(dǎo)通阻抗的 Siliconix Dpak 器件，用來(lái)減小電路在 200kHz 工作頻率上的總開(kāi)關(guān)損耗。所有電容器均采用 陶瓷介質(zhì)結(jié)構(gòu)的，以承受高溫并滿足封裝尺寸的制約。

　　為了能持續(xù)工作于高輸入電壓、最大電流及高溫條件下，晶體管Q₁需要有足夠的散熱或冷卻氣流來(lái)使其結(jié)溫保持在175℃最高溫度規(guī)范以下。Q₁擁有較低的結(jié)－殼熱阻，其殼溫不能超過(guò)160℃。由Coilcraft公司提供的DO5010型非屏蔽鐵芯電感器L₁，具有較小的占板面積，且能提供較高的飽和電流指標(biāo)，但也成為本設(shè)計(jì)的主要損耗部件。對(duì)于具有較低關(guān)鍵空間要求的應(yīng)用，您可通過(guò)增加L₁的電感及其尺寸來(lái)提高電路效率，進(jìn)而減少紋波電流并可使用更大的鐵芯及增加繞線規(guī)格。降低輸出電壓可提高效率，但當(dāng)輸出電壓下降至低于電路的 8V自舉電壓時(shí)，IC₁將消耗更多的功率，并需要提高警惕，以免超出其額定值。圖2顯示針對(duì)三種輸入電壓的電路測(cè)得的效率與輸出電流的關(guān)系。

　　電路的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用就是滿足客戶對(duì)直流/直流變換器的要求，這種變換器可在 24V 電源下工作，并能提供電流高達(dá)3A的12V輸出電壓。此常見(jiàn)指標(biāo)還要求在惡劣的物理及電氣環(huán)境下工作，其中需要將封裝電路安裝在溫度高達(dá)125℃及環(huán)境空氣溫度高達(dá)100℃的工程模塊上。此外，電源由2節(jié)12V電池串聯(lián)組成，可提供24V額定電壓，其實(shí)際值可在18V~40V間變化，包括感應(yīng)引起的高達(dá)100V的負(fù)載突降電壓尖峰。