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擴展低壓差穩(wěn)壓器輸入范圍的方法

出處:kingpoo 發(fā)布于:2007-06-02 22:17:22

由于制造工藝的種種局限性,所有IC的輸入電壓都會受到限制。當人們試圖用一個DC/DC變換器(如線性穩(wěn)壓器)來把很高的電源電壓降到較低的穩(wěn)定電壓時,這一局限性就會帶來麻煩。在線性穩(wěn)壓器的輸入端加接一只FET(效場應管)就能使DC/DC變換器的輸入電壓范圍比單單使用穩(wěn)壓器的大。但是這樣一來,FET要承受過大的電壓和功耗。
  圖1示出了一只IRF7601型n溝道MOSFET加接在TPS79228型2.8V、100mA低壓差穩(wěn)壓器的輸入端上。該穩(wěn)壓器噪聲小、電源抑制比高。R1和R2為MOSFET的柵極提供偏壓,負載電流決定了MOSFET的源極電壓。(換言之,調節(jié)FET的導通電阻就可提供負載電流。)在本例中,電源電壓為15V,而TPS79228的推薦工作輸入電壓為5.5V,所以,本設計使用一只擊穿電壓為20V的MOSFET。
  為了確定MOSFET柵極的偏壓,人們需要使用該MOSFET的漏極電流IP對柵極一源極電壓VGS數據表曲線。IRF7601的這種數據表曲線表明,該器件要達到100mA的輸出電流,其VGS必須略低于1.5V。因為穩(wěn)壓器的壓差電壓在輸出電流為100mA時為10
 
0mV,所以穩(wěn)壓器的輸入電壓必須高于2.9V。因此,加在MOSFET柵極上的偏壓至少應為1.5V+2.9V=4.4V。這樣一來,當MOSFET輸出100mA電流時,其源極電壓就不會降到2.9V以下。其柵極偏壓就是推薦的工作電壓,即5.5V。這一電壓對柵極的驅動綽綽有余,足以在關機模式期間提供穩(wěn)壓器的1μA靜態(tài)電流。雖然能夠在4.4V和5.5V之間對柵極進行偏置,但本設計根據閾值電壓的變化,使用了5V偏壓。該MOSFET的功耗為100 mA×(15V-2.9V)=1.21W。采用Micro8 引腳封裝的IRF7601可在55℃的環(huán)境溫度不承受這樣大的功耗。
  圖2所示電路略為復雜一些,但在輸入電壓變化很大時這種略為復雜的電路是必不可少的。齊納二極管代替了圖1中的R2,從而為MOSFET提供了固定不變的柵極驅動。選擇齊納二極管輸出電壓的方法與上面所述的相同。圖1和圖2所示的兩種電路都能令人滿意地使DC/DC變換器的輸入電壓范圍都比變換器IC本身的大。這種單MOSFET解決方案是簡單而又廉價的方案。當電源未經穩(wěn)壓時,用齊納二極管來加偏壓的MOSFET則是的選擇。

  圖1 可用一只MOSFET開關來擴大低壓差穩(wěn)壓器的輸入電壓范圍。
  圖2 當輸入電壓變化很大時,齊納二極管可為MOSFET提供固定不變的柵極驅動。



  
關鍵詞:擴展低壓差穩(wěn)壓器輸入范圍的方法IRF7601TPS79228MICRO8

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