基于Ｊ－ＦＥＴ的ＤＣ／ＤＣ轉(zhuǎn)換器 從３００ｍＶ電源實現(xiàn)起動和運行

J-FET的自偏壓特性可被用來設(shè)計一個從低至300mV的電壓獲取電源的DC／DC轉(zhuǎn)換器。太陽能電池、熱電堆和單級燃料電池等均具有低于600mV的輸出電壓，它們是這種轉(zhuǎn)換器的常用電源。

圖1為N溝道J-FETI-V曲線圖，它示出了零偏壓(柵極和源極連接在一起)條件下的漏源極導通情況。該特性可被用來制成一個可在0.3V至1.6V輸入電壓條件下運行的自起動DC／DC轉(zhuǎn)換器。

圖2示出了該電路。Q1和T1形成了一個振蕩器，由T1的副端提供至Q1柵極的再生反饋。當施加電源時，Q1的柵極電壓為0V，而其漏極則通過Tl的主端傳導電流。T1的反相副端通過使Q1的柵極電壓變至負值來做出響應(yīng)，從而將其關(guān)閉。T1的主端電流停止，其副端驟降，并且開始振蕩。T1的主端動作將在Q1的漏極上引發(fā)正向“反激”事件(它們被整流和濾波)。約2V的Q2接通電位起到了隔離負載的作用，因而對啟動有所幫助。當Q2接通時，電路輸出將逐漸接近5V。從Q2的源極來供電的C1通過把輸出的一部分與其內(nèi)部電壓基準進行比較來執(zhí)行輸出穩(wěn)壓。C1的開關(guān)輸出通過Q3來控制Q1的接通時間，從而形成了一個控制環(huán)路。

電路的波形包括AC耦合輸出(圖3，掃跡A)、C1的輸出(掃跡B)和Q1的漏極反激事件(掃跡C)。當輸出降至5V以下時，C1走低，從而導通Q1。Q1的合成反激事件將繼續(xù)，直到5V輸出恢復為止。該模式重復進行，使輸出得以維持。

5V輸出可提供高達2mA的電流，足以滿足電路供電的要求，或在需要更大電流時向一個功率較高的開關(guān)穩(wěn)壓器提供偏壓。在300mV輸入的條件下，該電路將能夠起動300μA的負載；起動2mA負載將需要一個475mV電源。圖4示出了某一負載范圍內(nèi)最小輸入電壓與輸出電流的關(guān)系曲線。

Q3對Q1的并聯(lián)控制簡單而有效，但會導致25mA的靜態(tài)漏電流。圖5電路所做的改進利用串聯(lián)開關(guān)T1的副端把該漏電流的數(shù)值減小至1mA。這里，Q3對串聯(lián)的Q4進行開關(guān)操作，從而能夠更加有效地控制Q1的柵極驅(qū)動。由T1的副端對用于Q4的負關(guān)斷偏壓進行自舉；在初始加電期間，6.8V的齊納二極管將偏置電源負載保持于關(guān)閉狀態(tài)，從而對啟動有所幫助。如圖4所示，增設(shè)靜態(tài)電流控制電路所帶來的不良影響非常之小。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”