Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2012
Kevin Tompsett, Analog Devices
EDN
Недорогие повышающие преобразователи с внутренними силовыми МОП ключами при низких выходных напряжениях хорошо работают в любой конфигурации: обычной, SEPIC и обратноходовой. При более высоких напряжениях разработчики, как правило, используют либо контроллер с внешним МОП транзистором, либо высоковольтный повышающий преобразователь. Оба варианта увеличивают стоимость конструкции.
Вместо этого предлагается элегантное и менее затратное решение (Рисунок 1). На основе микросхемы ADP1613 повышающего DC/DC конвертера с внутренним силовым ключом, рассчитанной на максимальное выходное напряжение 20 В при пиковом токе 2 А, сделан преобразователь, отдающий в нагрузку 100 мА при напряжении 48 В и наибольшем КПД 86% (Рисунок 2). Стабилитрон D1 выполняет функцию параллельного стабилизатора, питающего микросхему напряжением 5 В и, одновременно, на такое же напряжение смещает затвор внешнего полевого транзистора Q2. Внутренний транзистор Q1 микросхемы включен каскодно с высоковольтным внешним транзистором. Q2 включен по схеме с общим затвором, и управляющие импульсы с выхода микросхемы подаются на его исток.
 |
|
| Рисунок 1. | Разработанная с помощью ADIsimPower схема управляет истоком внешнего MOSFET транзистора, используя внутренний транзистор микросхемы. |
 |
|
| Рисунок 2. | Архитектура повышающих преобразователей напряжения ADP1612/AD1613. |
При включении внутреннего транзистора узел VX соединяется с «землей» (Рисунок 3), а напряжение на затворе высоковольтного транзистора остается постоянным, в результате чего последний открывается. Сопротивление играющего роль драйвера затвора внутреннего транзистора невелико, поэтому переключение происходит быстро и с минимальными потерями. Когда внутренний транзистор выключается, потенциал узла SW за счет тока дросселя начинает повышаться до тех пор, пока не закроется внешний транзистор. Во всех циклах работы напряжение на Q1 не превышает напряжения на затворе внешнего транзистора за вычетом его порогового напряжения. Выключение, скорость которого пропорциональна пиковому току дросселя, происходит не столь быстро, но при правильном выборе Q2 этого тока вполне достаточно, чтобы обеспечить и приемлемое время переключения, и низкие потери, даже при небольшой нагрузке. Суммарная стоимость всех компонентов для одного преобразователя в партии 1000 шт. не превышает $2.
 |
|
| Рисунок 3. | Каскодное включение транзисторов обеспечивает быстрое переключение, малые потери и возможность получения высоких выходных напряжений. |
Схема была разработана и смоделирована с использованием средства проектирования ADIsimPower, бесплатно распространяемого компанией Analog Devices (www.analog.com/adisimpower). Рисунок 4 демонстрирует хорошее совпадение результатов моделирования с измерениями КПД, проведенными на реальной схеме.
 |
|
| Рисунок 4. | Результаты моделирования хорошо совпадают с измерениями КПД, проведенными на реальной схеме. |
