電路工作原理

　　MAX5060EVKIT降壓轉(zhuǎn)換器可產(chǎn)生3.3V電壓，輸出電流達(dá)20A，開關(guān)頻率約為270kHz，由12V輸入產(chǎn)生3.3V輸出。由于圖4電路工作在輕載條件下，負(fù)載電流只有1A，作用在電感上的電壓波形占空比為25%，擺幅介于地電平和12V之間。利用該開關(guān)電壓驅(qū)動(dòng)倍壓電路，可以在線性穩(wěn)壓器(MAX1616)的輸入端得到大約24V的直流電壓。實(shí)際倍壓輸出為22.7V，能夠?yàn)榫€性穩(wěn)壓器提供足夠的驅(qū)動(dòng)。線性穩(wěn)壓器的輸出可驅(qū)動(dòng)低RDSon N溝道FET(IRFZ24N)的柵極。

　　利用一個(gè)可調(diào)電源為場(chǎng)效應(yīng)管供電，從而允許根據(jù)輸入、輸出電壓的范圍調(diào)節(jié)壓降。FET的柵極由MAX1616 LDO的22V輸出驅(qū)動(dòng)，并在分壓網(wǎng)絡(luò)R1的電壓達(dá)到1.24V之前始終將場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)在導(dǎo)通狀態(tài)，隨后關(guān)閉FET驅(qū)動(dòng)器，使穩(wěn)壓器保持平衡。

　　電阻R2和電容C2通過抑制高速瞬態(tài)響應(yīng)和噪聲來控制環(huán)路的動(dòng)態(tài)特性。電阻R2還可作為線性穩(wěn)壓器的自身負(fù)載吸收FET關(guān)閉時(shí)的電流。通過選擇分壓網(wǎng)絡(luò)的電阻比設(shè)置輸出電壓值。在該應(yīng)用中，R1選用250kΩ電位器，因此能讓MAX1616的輸出擺幅從1.25V上升到22V以上。

　　在不同輸入電壓、負(fù)載下觀察FET柵極驅(qū)動(dòng)電壓的跌落測(cè)量壓差，由此確定電路進(jìn)入閉環(huán)控制的工作點(diǎn)。一旦柵極驅(qū)動(dòng)跌落到MAX1616 LDO所能提供的22V以下，電路將進(jìn)入穩(wěn)壓調(diào)整狀態(tài)。測(cè)量調(diào)整管兩端的輸入、輸出電壓之差，可以確定電源電壓、負(fù)載變化范圍內(nèi)的壓降。

　　這種方法已經(jīng)被證明是確定線性調(diào)整管壓降的行之有效的途徑，它從側(cè)面反映了MOSFET的RDSon，圖5以表格和圖形的方式給出了對(duì)該電路的性能測(cè)試結(jié)果。

　　本文小結(jié)

　　圖4所示電路提供了一個(gè)零壓差穩(wěn)壓器(ZDO)，可利用N溝道、低RDSon FET實(shí)現(xiàn)，MOSFET的柵極通過倍壓電路驅(qū)動(dòng)。降低輸出負(fù)載會(huì)減小輸入、輸出之間的壓差，空載時(shí)達(dá)到零。大電流應(yīng)用中，該電路能夠降低穩(wěn)壓過程中的調(diào)整管損耗，進(jìn)而降低對(duì)散熱器及其他熱管理技術(shù)的要求。

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　　圖4：零壓差(ZDO)電路原理圖。

　　基站系統(tǒng)的LDO要求1V的壓差裕量，采用ZDO可大大降低這一裕量，對(duì)于需要10A輸出電流的應(yīng)用，可以選擇具有極低RDSon的場(chǎng)效應(yīng)管IRF1324，其RDSon低于1mΩ，利用該FET構(gòu)建的ZDO理想情況下的壓差為每安培1mV。

　　在本文提供的例子中，所使用的FET即使在最糟糕的工作條件下也能有效降低調(diào)整管的功耗，考慮到負(fù)載變化及其他因素的影響，只需100mV的壓差裕量，再加上FET RDSon需要的10mV壓差，可以將原來的8.5V中間電壓降至7.61V。總壓差為110mV，10A電流對(duì)應(yīng)的功耗為1.1W，節(jié)省大約9W的功率。利用表面貼裝器件可直接通過PCB的覆銅區(qū)域散熱，因此可以很容易解決熱管理問題。總之，使用IRF1324可省去散熱器，降低成本，簡(jiǎn)化安裝過程，并為系統(tǒng)節(jié)省9W的能耗。

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　　圖5：圖4所示ZDO電路的測(cè)試結(jié)果。

　　ZDO還可用于電池供電系統(tǒng)，系統(tǒng)所能提供的壓差裕量會(huì)隨著電池的工作電壓而發(fā)生顯著變化，ZDO在這樣的系統(tǒng)可有效延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間。