QSPICE發(fā)明者隨筆——利用寬帶隙FET簡(jiǎn)化高壓調(diào)節(jié)

Charley Moser擁有EE博士學(xué)位，是我最早的模擬設(shè)計(jì)導(dǎo)師之一。從他那里，我學(xué)到了很多知識(shí)——混合pi晶體管建模、用于穩(wěn)定性分析的Bode圖對(duì)最小相位系統(tǒng)的限制、為什么要使用緩沖器以及如何設(shè)計(jì)緩沖器、防止擊穿的雙極基極拉電流、SCR在高溫下的使用等。其中，如何在高電壓下調(diào)節(jié)低功率是最引人注目的創(chuàng)新；這對(duì)我來說極具價(jià)值，因?yàn)槲沂嵌嗉覂x器公司帶電粒子光學(xué)方案中所用高壓電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域的高手。

他教我用接地基極高壓晶體管進(jìn)行并聯(lián)調(diào)節(jié)，并通過運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)發(fā)射極。晶體管的增益帶寬將在其fT下降低3dB。用低電壓輸入控制高壓輸出需要很大的反饋分壓比，這會(huì)導(dǎo)致開環(huán)增益降低；因此晶體管在接地基極配置中對(duì)電壓增益的巨大貢獻(xiàn)非常有用，而且對(duì)于穩(wěn)定的環(huán)路來說應(yīng)該不難控制。

該仿真演示了這一概念：

基于人人喜愛的彩電晶體管實(shí)用電路及其大信號(hào)階躍響應(yīng)，可能看起來是這樣的：

使用超出其開路基極電壓額定值的晶體管有些冒險(xiǎn)，但將基極接地可以消除集電極基極漏電，使其盡可能不發(fā)生故障。正軌電壓降至5V，這樣基極發(fā)射極也不會(huì)發(fā)生雪崩，從而避免晶體管老化。在調(diào)整補(bǔ)償值的過程中，我們很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)很難改善穩(wěn)定時(shí)間。

但是，如今的寬帶隙FET使這種電路的設(shè)計(jì)變得微不足道：無(wú)需擔(dān)心額定電壓，而且補(bǔ)償更容易，只需花費(fèi)上述設(shè)計(jì)的一小部分時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定；此外，也無(wú)需負(fù)軌。

如果您連接負(fù)載的布線電容足夠低，則可能需要更小JFET的更高阻抗版本，以利用其較低電容的優(yōu)勢(shì)。

我在40年前與Charley失去了聯(lián)系（我的錯(cuò)），但我覺得他會(huì)非常喜歡使用寬帶隙FET。

作者：Mike Engelhardt  來源：Qorvo