扩展LDO稳压器的输入电压范围

为了确定 MOSFET 栅极的最小偏置电压，就需要 MOSFET 漏极电流 (ID) 与栅—源电压 (VGS) 数据表曲线图表。就 IRF7601 而言，这些曲线表明该器件要实现 100-mA 的输出电流所需的 VGS 应略低于 1.5 V。由于在 100 mA 情况下，稳压器的最大压降为 100mV，因此稳压器的输入电压必须保持高于 2.9V。从而，MOSFET 栅极偏置至少为 1.5 V + 2.9 V = 4.4 V，这样的话，当 MOSFET 提供 100mA 电流时，其源电压不会降至 2.9V 以下。最大栅极偏置电压一般为稳压器所推荐的工作电压，或为 5.5V。该电压提供超出所需的栅极驱动，以为稳压器在断电模式下提供 1μA 的静态电流。尽管栅极可以在 4.4V 至 5.5V 之间进行偏置，但是应选择一个 5.0V 的偏置电压，以解决阈值电压下的各种变化情况。FET 的最大功耗为：
斜坡是另一个潜在的会带来噪声问题的地方。斜坡通常由电容器充电（电压模式）生成，或由来自于电源开关电流的采样（电流模式）生成。通常，电压模式斜坡并不是一个问题，因为电容对高频注入信号的阻抗很小。而电流斜坡却较为棘手，因为存在了上升边沿峰值、相对较小的斜坡振幅以及功率级寄生效应。
100 mA x (15 V – 2.9 V) = 1.21 W
Micro 8 封装中的 IRF7601 可以使 TA = 55℃。因此，在使用 TPS79228 以及一个 MOSFET 的情况下，一个 15V 电源可产生一个低噪声﹑低纹波的 2.8-V 输出电压。

图 1 用于扩展稳压器输入电压范围的 MOSFET 开关
如果输入电压变化较为明显，虽然图 2 相对有点复杂，但是非常必要。用一个齐纳二极管替代图 1 中底部的电阻器，并为 MOSFET 提供一个固定的栅极驱动。齐纳二极管输出电压的选择方式与前面的阐述相似。

图 2 用于扩展稳压器输入电压范围利用齐纳二极管进行偏置的 MOSFET 开关
就创建一个输入电压范围比转换器 IC 容许范围更宽的 dc/dc 转换器而言，两种方法均适合。单个 MOSFET 解决方案是最简单，也是最便宜的解决方案。当没有对电源进行稳压时，由一个齐纳二极管进行偏置的 MOSFET 是最佳的选择。