电压控制器的150V非同步降压解决方案

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许多应用中，要求的额定输入电压超过许多现有DC/DC控制器的VIN最大额定值。对此，传统的解决办法包括使用昂贵的前端保护或实现低端栅极驱动器件。这意味着采用隔离拓扑，如反激式转换器。隔离拓扑通常需要自定义磁性，且与非隔离方法相比，设计复杂性和成本也有所增加。

      存在着另一种解决方案，可以通过使用VIN max（最大输入电压）小于系统输入电压的简易降压控制器来解决问题。这是如何实现的呢？

     降压控制器通常来源于参考电位（0V）的偏置电源（图1a）。偏置电源来自输入电压；因此，器件需要承受全部的VIN电位。然而，因为开通P通道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）所需的栅极驱动电压在VGS低于VIN，P通道降压控制器具有参考VIN（图1b）的栅极驱动电源。关闭P通道MOSFET则仅需简单地将栅极电压变为VIN（0V VGS）（图2）。

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图1：N通道(a)的VCC偏置生成；和P通道控制器(b)

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图2：P通道控制器的栅极驱动

非同步P通道控制器导出其偏置电源以驱动P通道栅极，可带来巨大的效益，并且可能实现提供悬浮在0V电位以上的虚拟接地。对于N通道高侧MOSFET，电压来自接地的参考电源。这是使用升压电容器和二极管泵送的电荷，以提供高于VIN源极电位的栅极电压。使用P通道高侧MOSFET可以显著简化该问题。要打开P通道MOSFET，栅极电位需要低于VIN的源极电位。因此，电源仅参考VIN，而非上面提到的VIN和接地。

悬浮接地

如何为控制器创建悬浮接地？这很简单，通过使用射极跟随器即可实现。图3所示为这种方案的基本实践。PNP发射极的电位为Vbe（~0.7V），低于齐纳二极管电压电位（Vz）。实质上，您可以将控制器浮动到VIN，并调节控制器的参考值，以限制VIN与器件接地之间的电压。

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图3：使用简易射极跟踪器方案创建虚拟接地

输出电压转换

     这里有一项挑战需要克服。由于控制器位于虚拟接地（Vz-Vbe），并产生参考接地（0V）电位的降压输出电压，因此如何才能将输出电压信号转换为位于虚拟接地上方的反馈电压（通常介于0.8V和1.25V之间）？图4说明了具体的挑战。

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图4：展示VOUT（参考0V接地）与控制器的反馈电压（参考虚拟接地）之间电压电位差的示意图

要关闭环路，您可以使用一对配对晶体管以实践图5所示的电路。一匹配对将反馈信号发送至VIN；另一匹配对产生从VIN到虚拟接地之上电位的电流。

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图5：非同步控制器和使用配对晶体管的馈电实践的高级原理图