耗尽型JFET在模拟设计中的应用分析
目前市场上有6种不同类型的场效应管（fet），在两类主要的fet中，增强型fet比耗尽型fet的应用要广泛得多。但耗尽型fet尤其是jfet在模拟设计中仍占一席之地。
图1：增强型n沟道mosfet。
如图1所示，增强型mosfet用作“常闭”压控电子阀门。在没有栅极偏置电压时，没有电流流动。当有电压施加于mosfet的栅极时，在p基板中形成诱发的沟道，电流开始流动，如图1的特征曲线所示。
图2：耗尽型n沟道jfet。
图1所示的增强型mosfet和图2所示的耗尽型jfet之间的主要区别是，增强型mosfet需要能量才能提供电源，而耗尽型器件要求用能量去“停止”供电。由于jfet具有“自我实现”（self-actualization）的特性，对于电路初始启动期间能量不足的应用，jfet特别适合。在这些应用中，由于输入电压过小，因而无法提供足够的偏置电压使增强型器件工作。
这种器件的一个例子是工作于极低电压轨的电源电路，比如采用单节电池供电的电路。很多情况下，电源需要从极低的电压轨产生较高的电压，但不必提供很大的电流。这类电源可以用来产生“唤醒”电压轨，以便在启动时唤醒其它电路；当电路需要更高的电压而电压轨不能满足、而且只需低到中等电流时，可以使用这类电源给电路供电。
如图3所示，这样的电源有两个主要元素：一个是从很低电压轨苏醒过来的方法，但不能激活大多数增强型（常闭）器件，一个是能够产生高于输入电压的电压。
图3：jfet低输入电压反激电源。
第一个条件可以通过使用jfet来满足。如前所述，当没有施加控制电压时，jfet将导通，允许电流在初始低电压状态下流动。在时间t=0时，电流开始在成对的jfet q7和q8之间流动，进而在反激变压器t1的次级绕组中感应到电压。当在t1次级的反相端产生足够的负电压并达到q7和q8 jfet的“关断”电压时，这两个jfet将关断。这将导致初级电流缓慢地停止流动，次级电压逐渐下降到jfet q7和q8的栅极电压开始再次接近0v的点。在这个点它们将再次导通，整个振荡过程得以继续。这个过程如图4和图5所示。
u2会不断监视电压的上升。u2是一个比较器，用于监视输出电压，驱动q9导通来关闭振荡，并将电压拉到由ltc1440比较器芯片的内部基准电压设定的规定参考值。参见图4和图5，它们来自实际的jfet评估板。图4显示的是次级线圈反相侧的振荡和控制信号，图5显示的是初级线圈的同相侧。在开关周期的启动过程中，输出电压不断爬升，而在开关周期的关闭过程中，振荡停止，电压下降。
图4：输出电压测试点tp9。
图5：输出电压测试点12。
控制方法
d7通过一对低前向压降的肖特基二极管对振荡器输出进行整流，c6和/或c5为输出提供保持电容。值得注意的是q6的功能。mosfet提供输出上升期间与负载的隔离。只有当振荡达到足够的且可持续的输出时，才允许电流流向负载。
这种控制方法是一种简单的“继电器式”控制方法。振荡不断增加，直到输出分压器上的电压达到ltc1440比较器的内部电压基准。当达到或超过阈值时，振荡被关闭，直到输出电压降低到控制基准以下。开-关振荡周期取决于输入供电电压值（可能低于1v）和输出负载。为了演示，将一个50kω的电位器串联一个3kω的电阻用作测试负载。所有示波器图形都是在负载为3kω、输入供电电压为1v时捕获的；然而经过验证，在轻负载时，电路将在不到0.5v和供电电压轨处工作。
虽然前面所述的简单jfet电源具有在极低输入源条件下工作的优势，但它却存在静态电流消耗相对较高的问题。在（这种电路特别有用的）电池供电应用中，这不是一个好的特性。在次级线圈低侧增加一个额外的fet开关（该开关由控制比较器驱动的高阻抗触发器触发），可以消除在电源周期关闭阶段的低阻抗路径，极大地减小供电电路的静态电流。这样就能取得更高的效率，代价只是稍微增加了复杂性。
图6：低静态电流jfet升压转换器。
图7：位于测试点tp7的vout脉冲控制信号。
在性能方面，除静态电流消耗外，这个低静态电流转换器类似于更简单的转换器。如图7所示，当jfet振荡器运行时，输出电压上升，直到比较器控制电路关闭振荡器，同时电压也一直下降到下个周期，就像前面介绍的简单转换器一样。
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图1：增强型n沟道mosfet。
如图1所示，增强型mosfet用作“常闭”压控电子阀门。在没有栅极偏置电压时，没有电流流动。当有电压施加于mosfet的栅极时，在p基板中形成诱发的沟道，电流开始流动，如图1的特征曲线所示。
图2：耗尽型n沟道jfet。
图1所示的增强型mosfet和图2所示的耗尽型jfet之间的主要区别是，增强型mosfet需要能量才能提供电源，而耗尽型器件要求用能量去“停止”供电。由于jfet具有“自我实现”（self-actualization）的特性，对于电路初始启动期间能量不足的应用，jfet特别适合。在这些应用中，由于输入电压过小，因而无法提供足够的偏置电压使增强型器件工作。
这种器件的一个例子是工作于极低电压轨的电源电路，比如采用单节电池供电的电路。很多情况下，电源需要从极低的电压轨产生较高的电压，但不必提供很大的电流。这类电源可以用来产生“唤醒”电压轨，以便在启动时唤醒其它电路；当电路需要更高的电压而电压轨不能满足、而且只需低到中等电流时，可以使用这类电源给电路供电。
如图3所示，这样的电源有两个主要元素：一个是从很低电压轨苏醒过来的方法，但不能激活大多数增强型（常闭）器件，一个是能够产生高于输入电压的电压。
图3：jfet低输入电压反激电源。
第一个条件可以通过使用jfet来满足。如前所述，当没有施加控制电压时，jfet将导通，允许电流在初始低电压状态下流动。在时间t=0时，电流开始在成对的jfet q7和q8之间流动，进而在反激变压器t1的次级绕组中感应到电压。当在t1次级的反相端产生足够的负电压并达到q7和q8 jfet的“关断”电压时，这两个jfet将关断。这将导致初级电流缓慢地停止流动，次级电压逐渐下降到jfet q7和q8的栅极电压开始再次接近0v的点。在这个点它们将再次导通，整个振荡过程得以继续。这个过程如图4和图5所示。
u2会不断监视电压的上升。u2是一个比较器，用于监视输出电压，驱动q9导通来关闭振荡，并将电压拉到由ltc1440比较器芯片的内部基准电压设定的规定参考值。参见图4和图5，它们来自实际的jfet评估板。图4显示的是次级线圈反相侧的振荡和控制信号，图5显示的是初级线圈的同相侧。在开关周期的启动过程中，输出电压不断爬升，而在开关周期的关闭过程中，振荡停止，电压下降。
图4：输出电压测试点tp9。
图5：输出电压测试点12。
控制方法
d7通过一对低前向压降的肖特基二极管对振荡器输出进行整流，c6和/或c5为输出提供保持电容。值得注意的是q6的功能。mosfet提供输出上升期间与负载的隔离。只有当振荡达到足够的且可持续的输出时，才允许电流流向负载。
这种控制方法是一种简单的“继电器式”控制方法。振荡不断增加，直到输出分压器上的电压达到ltc1440比较器的内部电压基准。当达到或超过阈值时，振荡被关闭，直到输出电压降低到控制基准以下。开-关振荡周期取决于输入供电电压值（可能低于1v）和输出负载。为了演示，将一个50kω的电位器串联一个3kω的电阻用作测试负载。所有示波器图形都是在负载为3kω、输入供电电压为1v时捕获的；然而经过验证，在轻负载时，电路将在不到0.5v和供电电压轨处工作。
虽然前面所述的简单jfet电源具有在极低输入源条件下工作的优势，但它却存在静态电流消耗相对较高的问题。在（这种电路特别有用的）电池供电应用中，这不是一个好的特性。在次级线圈低侧增加一个额外的fet开关（该开关由控制比较器驱动的高阻抗触发器触发），可以消除在电源周期关闭阶段的低阻抗路径，极大地减小供电电路的静态电流。这样就能取得更高的效率，代价只是稍微增加了复杂性。
图6：低静态电流jfet升压转换器。
图7：位于测试点tp7的vout脉冲控制信号。
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