在本《電源設(shè)計(jì)小貼士》中，我們將研究一款可將高AC 輸入電壓轉(zhuǎn)換為可用于電子能量計(jì)等應(yīng)用的低DC 電壓簡(jiǎn)單電路。在這種特殊的應(yīng)用中，無(wú)需將輸出電壓隔離于輸入電壓。此處，經(jīng)過(guò)整流的AC 輸入電壓可高達(dá)375 VDC，同時(shí)數(shù)百毫安電流時(shí)的輸出電壓可在5 伏以內(nèi)。這些大容量應(yīng)用通常受到成本的推動(dòng)，因此要求低部件數(shù)量/低成本的電路。步降穩(wěn)壓器提供了一種低成本的解決方案，但在使用高電壓輸入實(shí)施時(shí)卻充滿挑戰(zhàn)。在連續(xù)模式下，該降壓穩(wěn)壓器的占空比為輸出電壓除以輸入電壓，即400V 轉(zhuǎn)換到5V 時(shí)占空比為1.25%。如果我們?cè)?00 kHz 下運(yùn)行電源，則需要125 nS 的導(dǎo)通時(shí)間，而由于開(kāi)關(guān)速率限制的存在其通常是不切實(shí)際的。

圖1 低壓降壓IC 實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的偏置電源

      圖1 顯示一款解決占空比問(wèn)題的一個(gè)電路。恒定導(dǎo)通控制器(U1) 驅(qū)動(dòng)一個(gè)高壓降壓功率級(jí)，其包含一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路(Q2, Q3) 驅(qū)動(dòng)的P 通道FET (Q4)，以將400V 轉(zhuǎn)換為5V。該控制器（我們的例子中使用TPS64203）是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。它擁有一個(gè)低靜態(tài)電流35 uA），讓轉(zhuǎn)換器能夠以最小的R2 和R3 電阻功耗離線啟動(dòng)。第二個(gè)關(guān)鍵因素是其提供短時(shí)(600 nS) 導(dǎo)通柵極驅(qū)動(dòng)脈沖來(lái)將最小開(kāi)關(guān)頻率（連續(xù)導(dǎo)通模式下）升高至20 kHz 以上的能力。Q1 用于電平轉(zhuǎn)換柵極驅(qū)動(dòng)電壓至高端驅(qū)動(dòng)器。來(lái)自IC 的低壓輸出在R4 上約為5 伏，其使Q1 和R5 中出現(xiàn)固定電流。通過(guò)發(fā)射極輸出器到P 通道FET 柵極為R5 提供電壓。電流也對(duì)C4 充電，以為驅(qū)動(dòng)電路供電。我們選擇P 通道FET 來(lái)簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路。如果要使用一個(gè)N 通道，則會(huì)要求一種能夠驅(qū)動(dòng)FET 柵極至輸入電壓以上來(lái)徹底增強(qiáng)器件的方法。

圖2 MOSFET表現(xiàn)出較好的(< 50nS) 開(kāi)關(guān)速度

      圖2 顯示了兩個(gè)電路波形，其表明通過(guò)簡(jiǎn)單的雙極驅(qū)動(dòng)器可獲得較好的開(kāi)關(guān)速度。低于50 nS 的柵極驅(qū)動(dòng)升降時(shí)間產(chǎn)生小于30 nS 的漏極-開(kāi)關(guān)時(shí)間。通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換至P 通道FET的驅(qū)動(dòng)電流可以增加速率，代價(jià)是更高的功耗。這種電路的效率約為70%?？紤]到功耗水平僅為4 瓦，從400V 轉(zhuǎn)換到5V，并且電路既簡(jiǎn)單又便宜的情況，這一效率已經(jīng)不低了。這種設(shè)計(jì)的兩個(gè)不足是缺少短路和過(guò)電壓保護(hù)。但是，這種電路可能代表許多應(yīng)用中一種高性價(jià)比的折衷方法。

下次，我們將討論一種在無(wú)需研究其內(nèi)部構(gòu)件的情況下測(cè)量電源控制環(huán)路相位裕量的方法，敬請(qǐng)期待。

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