基于J-FET的DC/DC轉換器采用300mV電源啟動和運行

J-FET的自偏置特性 可用于構建直流/直流 轉換器供電時間低至 300mV.太陽能電池、熱電堆和 單級燃料電池，全部帶輸出 低于600mV，典型功率 這種轉換器的來源。

圖 1，N 溝道 J-FET I-V 圖，顯示漏源傳導 在零偏置下（柵極和源極連接） 一起）條件。此屬性可以 被利用來產生自啟動 DC/DC 轉換器，工作電壓為 0.3V 至 1.6V 輸入。

圖1.零伏偏置JFET I-V曲線在10mV時顯示100mA導通，在40mV時上升至500mA以上。該特性使 DC/DC 轉換器能夠構建由 300mV 電源供電的轉換器。

電路如圖2所示。Q1 和 T1 與 T1 的次級形成振蕩器 提供再生反饋 到Q1的大門。通電時， Q1 的柵極處于零伏，其漏極 通過 T1 的初級傳導電流。T1 的 相位反相次級響應由 在Q1的門口變?yōu)樨撝?，轉向 它關閉了。T1的初級電流停止， 它的二次坍塌和振蕩 開始。T1 的主要操作 導致積極的“飛返”事件 在Q1的排水管處，經過整流和 過濾。Q2 的大約 2V 導通 電位隔離負載，幫助 啟動。當Q2導通時，電路 輸出頭朝向 5V。C1，有源 從Q2的源頭，強制輸出 通過比較一部分進行監(jiān)管 輸出及其內部電壓 參考。C1的開關輸出控制 Q1 通過 Q3 的開機時間，形成 控制回路。

圖2.基于 J-FET 的 DC/DC 轉換器采用 300mV 輸入工作。Q1-T1振蕩器輸出經過整流和濾波。負載被隔離，直到Q2源達到約2V，從而有助于啟動。比較器和Q3圍繞振蕩器閉環(huán)，控制Q1的導通時間以穩(wěn)定5V輸出。

電路的波形包括 交流耦合輸出（圖 3，跡線） A）、C1的輸出（走線B）和Q1的漏極 反激事件（跟蹤 C）。當 輸出降至5V以下，C1變?yōu)榈碗娖剑?打開 Q1。Q1 由此產生的飛返 事件一直持續(xù)到5V輸出 恢復。此模式重復，保持 輸出。

圖3.基于 J-FET 的 DC/DC 轉換器波形。當電源輸出（走線A）衰減時，C1（走線B）切換，允許Q1振蕩。Q1漏極（走線C）產生的反激事件恢復電源輸出。

5V 輸出可提供高達 2mA，足以為電路供電或 為更高功率開關提供電源偏置 電流較大時的穩(wěn)壓器 必填。電路將啟動進入 300mV 輸入時負載為 300μA;2毫安 負載需要 475mV 電源。 圖4繪制了最小輸入電壓 在一定范圍內與輸出電流的關系 的負載。

圖4.圖 2 中基于 J-FET 的 DC/DC 轉換器在 V 時啟動并運行至 100μA 負載在= 275mV。調節(jié)電流可達 2mA，但需要 V在上升至500mV。圖5的靜態(tài)電流控制電路略微提高了支持V負載所需的輸入電壓在< 500mV.

Q3對Q1的分流控制很簡單 有效，但產生25mA 靜態(tài)電流消耗。圖 5 的 修改后將此數(shù)字降低至 1mA 通過串聯(lián)切換T1的次級。 這里，Q3開關串聯(lián) Q4，更有效地控制Q1 門驅動。負關斷偏置 Q4 是從 T1 的輔助設備自舉的; 6.8V 齊納二極管可阻止偏置 初始電源負載期間的電源負載 應用，輔助啟動。數(shù)字 4 顯示由 增加靜態(tài)電流控制 電路。

圖5.增加Q3、Q4和自舉負偏置發(fā)生器可降低靜態(tài)電流。比較器導向的Q3開關Q4，更有效地控制Q1的柵極驅動。Q2和齊納二極管隔離Q1啟動期間的所有負載。

審核編輯：郭婷