雖然PWM直流/直流電源開關轉換器是以簡易拓樸為架構，要使其發揮供電效應還需要其他多項功能的輔助，如啟動偏壓、軟啟動、開關驅動、穩壓、短路防護、過壓防護以及過溫防護等。而現今的小型直流/直流PWM控制器整合電路中幾乎都具備這些功能。

不過，啟動電信設備或其他高壓應用設備（輸入電壓超過15V）的問題還是經常被忽略。控制器需要靠偏壓供應電壓才能產生閘極驅動脈波和其他所需的訊號。但是在啟動時只有能用的電壓可以作為輸入電壓，若大於15V則無法作為偏壓和閘極驅動供應電壓。

因此必須將其降到15V以下才能啟動電源。有了啟動電源之後，輸出電壓、變壓器或電感的電壓便能做為IC的偏壓電源。

但多數的直流/直流控制器都沒有啟動電路，使得電源設計師必需另外配置一個啟動電路和偏壓電源(圖一)(a)。如此可以提升PWM控制器的多功能性，擴大提供其運作的輸入電壓範圍，但需另外配置的啟動電路卻使電源系統更趨複雜。

為了解決這樣的問題，美國國家半導體的LM50xx系列、8V至100V的PWM控制器將高電壓啟動電路整合於IC圖一(b) 中。整合方式是藉由使用100V的電路系統來裝置控制器。

如此便可將高輸入電壓直接導入控制器的輸入電壓接腳，做為內建線性穩壓器的輸入電壓。穩壓器可產生約8V的VCC電壓，做為控制器的啟動電源。線性穩壓器的VCC電壓可在VCC接腳取得的原因如下：

《圖一　將啟動電路應用在PWM控制器的兩種方式：》

第一是因為VCC 接腳是線性穩壓器中的接合點，作為保持VCC電壓穩定的外部輸出電容。

其次是因為VCC可作為電路中其他低電壓IC（如運算放大器、邏輯裝置和閘極驅動器）的電源。

VCC接腳也可以用來減少控制器中功率消耗的情形以及增加供電效率。LM50xx控制器將能不靠輸入電壓運作而自行產生VCC電壓（如(圖二)(a)中的反馳式轉換器所示），但是會造成IC的功率消耗。

消耗值為：

PD=（VIN-VCC）IS

IS代表控制器的供應電流（此值為控制器靜態電流的總和）和IG，代表與頻率相關的閘極驅動電流。MOSFET電流的值為：

IG=QGSfS

QGS代表VCC閘極電壓上所有MOSFET閘級電荷的總和，則fS代表開關頻率。

對高輸入電壓、高開關切換頻率及在IC驅動大型MOSFET需要大量的閘極驅動電流的控制器來說PD可能會過大。

LM50xx控制器設計的目的是要防止功率消耗的情形發生。有別於其他的開關電源拓樸，本裝置可以在電源開始供應時從變壓器或電感繞組取得偏壓電壓。LM50xx控制器可直接將偏壓電壓（取得之後）導入VCC接腳以供電給IC，也可以用來供電給系統中的其他元件。在所有的控制器中，若導入的電壓大於內部穩壓器8V的輸出電壓，穩壓器便會關機，以防止先前提及的功率消耗情形發生。因此，若能設計出合適的偏壓電源，便能提升1％以上的供電效率，如圖二(b)所示。

不過對於具有低輸入電壓的低功率系統而言，最好不要使用偏壓電源，而利用內建的線性穩壓器來供電。這樣可以簡化供電流程並節省成本。這種方式也經常應用於輸出功率高達約30W的控制器中。

若輸入電壓介於8～15V間，LM50xx控制器更能輕易供電。可以將VIN和VCC的接腳綁在一起接在輸入電壓上，直接供電給控制器。 圖二(c)若電壓超過15V，便無法將兩個接腳綁在一起。另外輸入電壓必須高於12V左右才能啟動控制器。

所以，內建啟動穩壓器的高電壓PWM控制器可以幫助電源設計工程師減少電路的複雜性、解決方案的大小、元件成本、設計時間，並且增加電路的可靠性。

《圖二　供電給 LM50xx 系列 PWM 控制器的三種方式》

（作者為NS美國國家半導體資深應用工程師）