原创 全集成、部分集成和分立开关电源方案比较分析 (3)

b. 射极开关控制
　　
　　基于成本考虑，设计工程师有时希望采用双极型晶体管来作为带射极开关控制的高电压开关，如图5所示。Q1的基极在关断状态下被箝位在一个安全电压上，因此Q2上所加的电压为箝位电压减去Q1的Vbe (0.7V)。为打开Q1，先打开驱动场效应晶体管 Q2，然后基极电流再流进Q1与Q2。起始基极电流由电容C1提供，直至Q1完全饱和。导通期间的基极电流由Vdd通过电阻R1及Q2的导通电阻提供。为关断Q1，先关断Q2以迫使集电极电流从基极流向充电电容C1，从而将Q1关断。
　　
　　采用射极开关控制，除具有源极开关控制的优点外，还具有以下两个优势：由于集电极电流远大于基极电流，故与传统基极开关方法相比，可以以高得多的速率来消除过量载流子，这能极大地加速关断过程；(2) 射极开关关断下的Q1反向偏置安全工作区要远大于采用栅极关断时的反偏安全工作区，这是因为当射极关断时没有射极电流，故集电极－射极击穿电压BVCEO变成BVCBO，而在基极开关方法中，BVCBO通常都要高于BVCEO极限值。

　　
　　C. IC/分立器件方案
　　
　　我们建议的方法采用源极开关方法来控制高压MOSFET，Q1的栅极通过ZR1被箝位在一个高于阀值的电压上。在采用低压MOSFET的开漏极配置中，源极与IC输出相连。采用源极开关技术可减少引脚数，因为输出引脚还用于检流。通过将FB引脚与偏压引脚合并，可以采用TO-92塑料封装，器件只有三个外部引脚，从而减少IC成本及对PCB空间的占用。
　　
　　这种器件可减少外部器件数，进而减少系统成本及空间。PWM控制器集成了振荡器、检流、参考电压等。反馈电压通过一个内部电压分配器从BIAS输入上获得。BIAS电压由电流源提供，并受电源输出电压的调整，通常用一个与输出耦合的光耦来实现。
　　
　　全PWM功能可以通过3个外部连接来实现：SW端、BIAS/FB端及GND端。3端组合及低电压工作可使IC采用TO-92等小型封装，以便用于通孔安装。类似低成本封装亦可用于表贴安装，这能极大地减少电源IC的成本及PCB面积。
　　
　　d. 启动过程
　　
　　启动时，高电压晶体管Q1的漏极电流通过控制器U1的内部电阻电路及外部电阻R3对电容C4充电(图3)。当Bias/FB端子上的电压达到工作电平时，IC即开始以不断增加的占空比产生PWM脉冲，直至输出电压达到其预定值。然后，再对占空比进行调整以便调整输出电压。一旦控制器开始工作，内部电阻即被IC切断，而转由偏置线圈给IC提供偏置。