现在在商场上有许多固定电压开关形式电源(SMPS),将几个这样的电源串联起来能够完成更高的固定电压。为了从SMPS或依据传统变压器的电源获 得可调输出,需求用到线性调节器或开关形式降压转换器。关于降压转换器,可运用MOSFET或IGBT作为开关元件。一般,高侧开关会运用自举IC或脉冲 变压器。商场上很少有驱动MOSFET的光电耦合器。因为它们无法供给满足的电流来对栅极电容快速充电,这些光电耦合器首要用于驱动低频MOSFET开关。本文就将介绍一种依据光电耦合器的可变高压电源设计方案。
本文的光电耦合器(VOM1271)具有一个内置的快速关断器材。假如将200pF栅极电容衔接至IC2,则开关时间(ton与toff)分别为53μs和24μs。有鉴于此,降压转换器挑选了2kHz的开关频率。此处选用了德州仪器(TI)的TL494(IC1)作为脉冲调制控制器。
考 虑到栅极阈值电压(VGS(th))、总栅极电荷(Qg)、漏源电压(VDS)及漏极电流(ID)等要素,本例运用了AOT7S60MOSFET作为开关 元件。因为VOM1271能够供给约8.4V的电压,VGS(th)应远低于该值;Q1的VGS(th)为3.9V,当电压为8.4V时,可完成杰出的导 通功能。IC2无法供给更多电流(一般为45μA)。为保证开关速度并下降开关损耗,栅极电荷应坚持低值。MOSFET的Qg为8.2nC。
在依据图1所示进行整流和滤波后,选用降压线路变压器输出测验降压转换器。输出电压经过可变电阻器R1在5V~70V规模内接连可调。
图1 高压降压转换器原理图
图2 70V输出及230Ω负载下的栅源电压波形及IC1输出波形
图2给出了70V输出及230Ω负载下的栅源电压波形及%&&&&&%1输出波形。
能够看到,虽然toff满足快,但ton仍约为80μs。关于许多开关使用来说,这个敞开进程是较慢的。若将开关频率设置为2kHz,应该不会导致太多开关损耗,关于PWM占空比较大的负载条件来说更是如此。
虽然L1的值小于输入电压规模的核算值,但当负载为80Ω~230Ω时,纹波可达80mV~120mVP-P。当输出电压为70V且负载为230Ω 时,纹波为80mVP-P。相同作业条件下,电压调整率为0.75%。虽然功率随作业条件而改变,但在VOUT=70V及IOUT=0.3A时,测得的功率为92%。跟着输出电流的减小,功率也会下降。