有源元件溫度系數對總誤差的影響

　　現在市面上可以看到很多0V~30V或60V可調直流輸出范圍的電源，但高于60V的電源則很少。本設計實(shí)例可提供這樣一個(gè)解決方案。

　　現在有很多固定電壓開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)，將幾個(gè)這樣的電源串聯(lián)起來(lái)還可實(shí)現更高的固定電壓。為了從SMPS或基于傳統變壓器的電源獲得可調輸出，需要用到線(xiàn)性調節器或開(kāi)關(guān)模式降壓轉換器。對于降壓轉換器，可使用MOSFET或IGBT作為開(kāi)關(guān)元件。

　　通常，高側開(kāi)關(guān)會(huì )使用自舉IC或脈沖變壓器。市場(chǎng)上很少有驅動(dòng)MOSFET的光電耦合器。由于它們無(wú)法提供足夠的電流來(lái)對柵極電容快速充電，這些光電耦合器主要用于驅動(dòng)低頻MOSFET開(kāi)關(guān)，例如固態(tài)繼電器。

　　這里嘗試在開(kāi)關(guān)穩壓器中使用了光電耦合器(VOM1271)，該耦合器具有一個(gè)內置的快速關(guān)斷器件。如果將200pF柵極電容連接至IC2,則開(kāi)關(guān)時(shí)間(ton與toff)分別為53μs和24μs.有鑒于此，降壓轉換器選擇了2kHz的開(kāi)關(guān)頻率。此處選用了德州儀器(TI)的TL494(IC1)作為脈沖調制控制器。

　　考慮到柵極閾值電壓(VGS(th))、總柵極電荷(Qg)、漏源電壓(VDS)及漏極電流(ID)等因素，本例使用了AOT7S60 MOSFET作為開(kāi)關(guān)元件。由于VOM1271能夠提供約8.4V的電壓，VGS(th)應遠低于該值;Q1的VGS(th)為3.9V,當電壓為8.4V時(shí)，可實(shí)現良好的導通性能。IC2無(wú)法提供更多電流(通常為45μA)。為確保開(kāi)關(guān)速度并降低開(kāi)關(guān)損耗，柵極電荷應保持低值。MOSFET的Qg為8.2nC。

　　在根據圖1所示進(jìn)行整流和濾波后，采用降壓線(xiàn)路變壓器輸出測試降壓轉換器。輸出電壓通過(guò)可變電阻器R1在5V~70V范圍內連續可調。

　　圖1:高壓降壓轉換器原理圖

　　圖2 給出了70V輸出及230Ω負載下的柵源電壓波形及IC1輸出波形。

　　可以看到，盡管toff足夠快，但ton仍約為80μs。對于許多開(kāi)關(guān)應用來(lái)說(shuō)，這個(gè)開(kāi)啟過(guò)程是較慢的。若將開(kāi)關(guān)頻率設置為2kHz,應該不會(huì )導致太多開(kāi)關(guān)損耗，對于PWM占空比較大的負載條件來(lái)說(shuō)更是如此。

　　盡管L 1 的值小于輸入電壓范圍的計算值， 但當負載為80Ω~230Ω時(shí)，紋波可達80mV~120mVP-P。當輸出電壓為70V且負載為230Ω時(shí)，紋波為80mVP-P。相同工作條件下，電壓調整率為0.75%。盡管效率隨工作條件而變化，但在VOUT=70V及IOUT=0.3A時(shí)，測得的效率為92%。隨著(zhù)輸出電流的減小，效率也會(huì )降低。