基于MASH结构的多级电源调制器设计

　　开关电源阵列设计

　　开关电源阵列主要采用MOSFET实现，如图7所示。

　　高速数字隔离器ISO722将FPGA产生的四个开关控制信号与右侧的开关电源隔离。MOSFET驱动选择MC33152，驱动电压选为15V，MOSFET为普通的IRF540，肖特基二极管IN5822用以防止当高电压MOSFET导通时，电流倒流进低电压的MOSFET管中。这四组电源输入选为8V、6V、4V、2V。

　　开关电源阵列后接一个4阶LC滤波器用以滤波开关噪声，如图8所示，其中以5Ω电阻负载来替代功放。该滤波器的幅频响应如图9所示。

　　测试结果

　　使用上述调制器生成如图10(a)所示的一个频率101kHz，幅值为1V～6.5V的正弦波(在负载电阻上测得)，可以看出其中间值处的纹波小于波峰和波谷处的纹波，这是因为MASH2的噪声远比MASH1的噪声小，这是本设计中采用MASH2和MASH1相结合的一个重要原因。图10(b)是FPGA产生的四个MOSFET的控制信号，高电平打开，低电平关断，在任一时刻有且只有一个MOSFET是打开的。

　　为了计算电源调制器的效率，使用该调制器在不同的开关频率下生成若干个直流电压加到5Ω电阻负载上，并记录下此时各组电源的输出电流，计算并绘制得到效率曲线如图11。

　　由测试结果可知，该电源调制器能获得高于87%的调制效率，开关频率越高，电源调制器的输出纹波越小，但其效率越低，因为此时MOSFET的开关功耗增大。