在本《電源設計小貼士》中，我們將研究一款可將高AC輸入電壓轉換為可用于電子能量計等應用的低DC電壓簡(jiǎn)單電路。在這種特殊的應用中，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375 VDC，同時(shí)數百毫安電流時(shí)的輸出電壓可在5伏以?xún)�。這些大容量應用通常受到成本的推動(dòng)，因此要求低部件數量/低成本的電路。步降穩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(mǎn)挑戰。在連續模式下，該降壓穩壓器的占空比為輸出電壓除以輸入電壓，即400V轉換到5V時(shí)占空比為1.25%。如果我們在100 kHz下運行電源，則需要125 nS的導通時(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)現了簡(jiǎn)單、經(jīng)濟的偏置電源

圖1顯示一款解決占空比問(wèn)題的一個(gè)電路。恒定導通控制器 (U1) 驅動(dòng)一個(gè)高壓降壓功率級，其包含一個(gè)電平轉換電路 (Q2, Q3) 驅動(dòng)的 P 通道FET (Q4)，以將 400V 轉換為 5V。該控制器（我們的例子中使用 TPS64203）是本設計的關(guān)鍵。它擁有一個(gè)低靜態(tài)電流 35 uA），讓轉換器能夠以最小的 R2 和 R3 電阻功耗離線(xiàn)啟動(dòng)。第二個(gè)關(guān)鍵因素是其提供短時(shí) (600 nS) 導通柵極驅動(dòng)脈沖來(lái)將最小開(kāi)關(guān)頻率（連續導通模式下）升高至 20 kHz 以上的能力。Q1 用于電平轉換柵極驅動(dòng)電壓至高端驅動(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 C4 充電，以為驅動(dòng)電路供電。我們選擇 P 通道 FET 來(lái)簡(jiǎn)化驅動(dòng)電路。如果要使用一個(gè) N 通道，則會(huì )要求一種能夠驅動(dòng) FET 柵極至輸入電壓以上來(lái)徹底增強器件的方法。 

圖2.MOSFET表現出較好的(< 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)單的雙極驅動(dòng)器可獲得較好的開(kāi)關(guān)速度。低于 50 nS 的柵極驅動(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)調節轉換至 P 通道FET的驅動(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。這種設計的兩個(gè)不足是缺少短路和過(guò)電壓保護。但是，這種電路可能代表許多應用中一種高性?xún)r(jià)比的折衷方法。