技术：利用低压降压IC实现的一款偏置电源设计

本文将就一款可将高AC输入电压转换为可用于电子能量计等应用的低DC电压简单电路。在这种特殊的应用中，无需将输出电压隔离于输入电压。此处，经过整流的 AC 输入电压可高达375 VDC，同时数百毫安电流时的输出电压可在5伏以内。这些大容量应用通常受到成本的推动，因此要求低部件数量/低成本的电路。步降稳压器提供了一种低成本的解决方案，但在使用高电压输入实施时却充满挑战。在连续模式下，该降压稳压器的占空比为输出电压除以输入电压，即400V转换到5V时占空比为1.25%。如果在100kHz下运行电源，则需要 125 nS 的导通时间，而由于开关速率限制的存在其通常是不切实际的。

图 1 低压降压 IC 实现了简单、经济的偏置电源

图 1一款解决占空比问题的电路。恒定导通控制器(U1)驱动一个高压降压功率级，其包含一个电平转换电路(Q2, Q3)驱动的P通道FET (Q4)，以将400V 转换为5V。该控制器(我们的例子中使用 TPS64203)是本设计的关键。它拥有一个低静态电流35 uA)，让转换器能够以最小的R2和R3电阻功耗离线启动。第二个关键因素是其提供短时(600 nS)导通栅极驱动脉冲来将最小开关频率(连续导通模式下)升高至 20kHz以上的能力。Q1用于电平转换栅极驱动电压至高端驱动器。来自IC的低压输出在R4上约为5伏，其使Q1和R5中出现固定电流。通过发射极输出器到P通道FET栅极为R5提供电压。电流也对C4 充电，以为驱动电路供电。我们选择P通道FET来简化驱动电路。如果要使用一个N通道，则会要求一种能够驱动FET栅极至输入电压以上来彻底增强器件的方法。

图 2 MOSFET表现出较好的 (< 50nS) 开关速度

图 2显示了两个电路波形，其表明通过简单的双极驱动器可获得较好的开关速度。低于50 nS的栅极驱动升降时间产生小于30 nS 的漏极-开关时间。通过调节转换至P通道FET的驱动电流可以增加速率，代价是更高的功耗。这种电路的效率约为70%。考虑到功耗水平仅为4瓦，从400V转换到5V，并且电路既简单又便宜的情况，这一效率已经不低了。这种设计的两个不足是缺少短路和过电压保护。但是，这种电路可能代表许多应用中一种高性价比的折衷方法。