扩展低压差稳压器输入范围的方法

由于制造工艺的种种局限性，所有IC的输入电压都会受到限制。当人们试图用一个DC/DC变换器（如线性稳压器）来把很高的电源电压降到较低的稳定电压时，这一局限性就会带来麻烦。在线性稳压器的输入端加接一只FET（效场应管）就能使DC/DC变换器的输入电压范围比单单使用稳压器的大。但是这样一来，FET要承受过大的电压和功耗。
　　图1示出了一只IRF7601型n沟道MOSFET加接在TPS79228型2.8V、100mA低压差稳压器的输入端上。该稳压器噪声小、电源抑制比高。R₁和R₂为MOSFET的栅极提供偏压，负载电流决定了MOSFET的源极电压。（换言之，调节FET的导通电阻就可提供负载电流。）在本例中，电源电压为15V，而TPS79228的推荐工作输入电压为5.5V，所以，本设计使用一只击穿电压为20V的MOSFET。
　　为了确定MOSFET栅极的偏压，人们需要使用该MOSFET的漏极电流IP对栅极一源极电压VGS数据表曲线。IRF7601的这种数据表曲线表明，该器件要达到100mA的输出电流，其VGS必须略低于1.5V。因为稳压器的压差电压在输出电流为100mA时为10 0mV，所以稳压器的输入电压必须高于2.9V。因此，加在MOSFET栅极上的偏压至少应为1.5V+2.9V=4.4V。这样一来，当MOSFET输出100mA电流时，其源极电压就不会降到2.9V以下。其栅极偏压就是推荐的工作电压，即5.5V。这一电压对栅极的驱动绰绰有余，足以在关机模式期间提供稳压器的1μA静态电流。虽然能够在4.4V和5.5V之间对栅极进行偏置，但本设计根据阈值电压的变化，使用了5V偏压。该MOSFET的功耗为100 mA×（15V-2.9V）=1.21W。采用Micro8 引脚封装的IRF7601可在55℃的环境温度不承受这样大的功耗。
　　图2所示电路略为复杂一些，但在输入电压变化很大时这种略为复杂的电路是必不可少的。齐纳二极管代替了图1中的R2，从而为MOSFET提供了固定不变的栅极驱动。选择齐纳二极管输出电压的方法与上面所述的相同。图1和图2所示的两种电路都能令人满意地使DC/DC变换器的输入电压范围都比变换器IC本身的大。这种单MOSFET解决方案是简单而又廉价的方案。当电源未经稳压时，用齐纳二极管来加偏压的MOSFET则是的选择。

　　图1 可用一只MOSFET开关来扩大低压差稳压器的输入电压范围。
　　图2 当输入电压变化很大时，齐纳二极管可为MOSFET提供固定不变的栅极驱动。