PWM应用中的低电压反馈

作者：Steve Mappus，电源控制产品部，德州仪器

就低电压高电流电源应用而言，开关式电源门极驱动要求特别重要。由于几个MOSFET器件通常并联以满足特定设计的高电流规范要求，因此单一集成电路控制器与驱动器解决方案的方便性就不再是可行的选择。MOSFET并联可降低漏极到源极的导通电阻，并减少传导损耗。但是，随着并联器件的增多，门极充电的要求也迅速提高。由于MOSFET的内部阻抗大大低于驱动级，因此与驱动并联组合相关的大多数功率损耗其形式都表现为控制器集成电路的散热。因此，许多单片解决方案的驱动级由于并联组合的关系都无法有效地驱动更高的门极充电。

为了解决该问题，业界近期提供了更多的高级MOSFET驱动器产品。许多新产品都包括大大高于单片解决方案所提供的驱动电流功能。驱动器集成电路放置得离MOSFET门越近，更高的驱动电流驱动并联MOSFET的效率就越高。除了驱动电流增大外，现在的许多高级MOSFET驱动器还采用先进的技术以精确控制两个开关之间的计时，就好像同步降压应用中所采用的那样。

使用带有独立的PWM控制器 >PWM控制器的外部MOSFET驱动器，这有助于电源设计人员获得必需的灵活性，能够满足上述低电压、高电流电源转换器对高性能门极驱动所提出的要求。由于现有的PWM控制器与驱动器品种丰富，因此采用上述方法所能实现的特性组合似乎无穷无尽。

随着输出电压接近低于1V电平，电源控制集成电路制造商推出了包括适当的内部低电压参考的产品，以适应新情况的要求。但是，如果某位设计人员希望既采用高性能驱动器，又使用包括的内部参考高于反馈电压的PWM，那该怎么办呢？换言之，调节输出电压为1V的情况通常都需要1V或更低的参考电压，由PWM内部误差信号放大器的同相输入提供。

应用电路(见图1)提出了一种备用方法，可反馈低于PWM参考电压的输出电压。正常情况下，输出电压高于误差信号放大器的参考，因此VOUT与接地之间简单的电阻分压器会将调节电压设置在PWM误差信号放大器的同相输入的水平上。但是，当VOUT低于误差信号放大器参考电压时，反馈电压必须分压，而不是下降。分压意味着必须从另一个调节电压源添加一些额外的电压至反馈电压。



UCC3803(同样见图1)在集成电路的引脚八上提供4V的内部电压参考。此外，在PWM误差信号放大器的同相输入上的内部电压为VREF/2，或2V。通过R1反馈100%的VOUT，再通过R2反馈一部分VREF，可在引脚二上对UCC3803反馈节点应用叠加的原理：



就图1显示的应用电路而言，UCC3803配置为电压模式操作，因此可适当选择第三类补偿方案。由于R1是控制环路补偿的一部分，因此必须先计算出该值，然后根据以下方程式选出R2的值：



如果应用中PWM控制器不向集成电路外部提供参考电压，我们仍可应用上述技术，但还需要从其它调节源添加图1中VREF所提供的额外电压。

是选择采用带有集成驱动级的单一集成电路PWM控制器，还是考虑采用带有与PWM控制器分开的外部驱动器集成电路的双芯片解决方案，有时很难说清楚。双芯片解决方案可实现性能增强的优势，但也必须进行认真比较，因为它相对造成成本增加，而且失去了单集成电路方法的简单性。不过，当低电压、高电流以及高频电源转换的最佳性能绝对必需时，我们选择哪种PWM控制器也就不必受限于误差信号放大器参考电压了。