同步降压稳压器具有高效率,广泛用于输入电压为12V或12V以下的设备中。但随着输入电压接近100V,宽范围稳压器设计变得越来越困难,合适IC的 选择范围亦变得相当窄。本设计实例将用于回扫稳压器电路的电流模式PWM IC与100V 的栅极驱动器IC相结合,产生可在高达100V输入电压下工作的高性能同步降压稳压器。

　　图1所示电路采用美国国家半导体公司 (National Semiconductor) 的LM5020型电流模式PWM IC来驱动 LM5104 的栅极驱动器IC₂, 以形成一个同步控制器。LM5020 包括一个可承受最高100V输入电压的内部线性稳压器,并可提供为LM5104供应驱动电流的输出。为降低高输入电压下的功耗,在起始功率加上后,1N4148 型二极管D₂为电路其他部分提供一个11.5V的自举电压。由Pulse Engineering公司提供的100比1电流变压器T₁在MOSFET Q₁导通期间提供电流反馈。Q₁与 Q₂均为具有低栅极电荷要求与低导通阻抗的 Siliconix Dpak 器件,用来减小电路在 200kHz 工作频率上的总开关损耗。所有电容器均采用陶瓷介质结构的,以承受高温并满足封装尺寸的制约。

　　为了能持续工作于高输入电压、最大电流及高温条件下,晶体管Q₁需要有足够的散热或冷却气流来使其结温保持在175℃最高温度规范以下。Q₁拥有较低的结－壳热阻,其壳温不能超过160℃。由Coilcraft公司提供的DO5010型非屏蔽铁芯电感器L₁,具有较小的占板面积,且能提供较高的饱和电流指标,但也成为本设计的主要损耗部件。对于具有较低关键空间要求的应用,您可通过增加L₁的电感及其尺寸来提高电路效率,进而减少纹波电流并可使用更大的铁芯及增加绕线规格。降低输出电压可提高效率,但当输出电压下降至低于电路的 8V自举电压时,IC₁将消耗更多的功率,并需要提高警惕,以免超出其额定值。图2显示针对三种输入电压的电路测得的效率与输出电流的关系。

　　电路的一个实际应用就是满足客户对直流/直流变换器的要求,这种变换器可在 24V 电源下工作,并能提供电流高达3A的12V输出电压。此常见指标还要求在恶劣的物理及电气环境下工作,其中需要将封装电路安装在温度高达125℃及环境空气温度高达100℃的工程模块上。此外,电源由2节12V电池串联组成,可提供24V额定电压,其实际值可在18V~40V间变化,包括感应引起的高达100V的负载突降电压尖峰。