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DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整:一個小妙招兒,幫你實現(xiàn)!

發(fā)布時間:2023-06-28 責任編輯:lina

【導讀】連接一個更高電壓的電源軌來偏置線性穩(wěn)壓器的內部電路,使穩(wěn)壓器能夠產生一個0.9V的低輸出電壓,該輸出電壓可承受4A瞬變,變化很小。


一般來說,DC-DC開關穩(wěn)壓器都是固定電壓輸出。有沒有辦法使用數(shù)字控制信號,實現(xiàn)電源輸出電壓的動態(tài)調整?本文介紹如何使用ADI專用的數(shù)模轉換器(DAC)LTC7106,實現(xiàn)電源輸出電壓的動態(tài)調整。

如何實現(xiàn)電源輸出電壓的動態(tài)調整?

電阻分壓電路+電位器

對于DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整,最常見的做法是設置電阻分壓電路。如下圖,我們用一個電位器(Potentiometer)來代替其中一個分壓電阻RFB1,就能動態(tài)調整DC-DC開關穩(wěn)壓器的電壓輸出。


DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整:一個小妙招兒,幫你實現(xiàn)!
圖1:使用電位器來調整DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出 (圖片來源:ADI)


這個方法很有效,但是需要我們手動操作。如果需要使用數(shù)字控制信號來控制輸出電壓,一個好辦法就是在上面的反饋節(jié)點VFB輸入一個正或負電流。因此,我們需要一個專門為動態(tài)調整輸出電壓而開發(fā)的小型DAC。

電阻分壓電路+DAC

我們以ADI的DAC LTC7106舉例:如下圖,LTC7106向電阻分壓電路輸出一個電流,使得DCDC開關穩(wěn)壓器反饋引腳VFB上的電壓改變,從而使得DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓可以根據(jù)數(shù)字控制信號而改變。


DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整:一個小妙招兒,幫你實現(xiàn)!
圖2:LTC7106 DAC接入DC-DC電源反饋路徑(圖片來源:ADI)


這種方法對DAC提出了一個要求。當DAC沒有數(shù)字控制信號的時候,不能有電流輸出,否則可能會使得DC-DC開關穩(wěn)壓器在啟動的時候,有不必要的電壓出現(xiàn)。

專門的DAC可以克服這一個現(xiàn)象,比如ADI的LTC7106就是專門為這種應用而設計。只要沒有有效的數(shù)字控制信號,LTC7106輸出引腳IDAC上就沒有電流(即高阻抗),從而避免電路啟動期間,出現(xiàn)不需要的電壓。

LTC7106是一個7位DAC,可以實現(xiàn)最高1 LSB(最低有效位)、1μA的分辨率。我們可以根據(jù)DAC的特性來設計合適的電阻分壓電路,來匹配DAC的精度。下面我們通過一個設計實例來說明。

基于LTC7106的設計實例

如下圖,使用LTC7150S作為DC-DC開關穩(wěn)壓器,提供1.5V電壓輸出。假設我們現(xiàn)在需要電源在1.5V到1.0V之間對電源輸出電壓進行動態(tài)調整。


DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整:一個小妙招兒,幫你實現(xiàn)!
圖3:LTC7106設計實例(圖片來源:ADI)


根據(jù)LTC7106數(shù)據(jù)手冊,VFB=0.6V,因此VOUT = 0.6V x [1 = (RFB1/RFB2)]

LTC7106輸出電流IDAC幅度越大,LTC7106的精度就越好。LTC7106的IDAC輸出范圍在正常(normal)模式下,可以到-63μA到+63μA。

假設選擇RFB1=10k?,RFB2=6.65k? ,根據(jù)公式:



DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整:一個小妙招兒,幫你實現(xiàn)!



我們可以推導出IDAC范圍:IDAC =(1.5V–1.0V)/10k? = + 50μA。

假定IDAC最低有效位LSB=1μA,Vout的輸出電壓范圍為1.5V到1.0V。

利用LTC7106開發(fā)板簡化開發(fā)流程

我們也可以使用LTC7106開發(fā)板DC2620A-A來縮短開發(fā)流程。


DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整:一個小妙招兒,幫你實現(xiàn)!
圖4:LTC7106開發(fā)板DC2620A-A


DC2620A-A可以通過接口模塊DC1613A來連接電腦


DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整:一個小妙招兒,幫你實現(xiàn)!
圖5:DC2620A-A連接電腦(圖片來源:ADI)


在電腦上可以顯示LTpowerPlay圖形用戶界面。電腦上的控制信號通過PMBus或I2C控制LTC7106。


DC-DC開關穩(wěn)壓器輸出電壓的動態(tài)調整:一個小妙招兒,幫你實現(xiàn)!
圖6:LTpowerPlay圖形用戶界面(圖片來源:ADI)


LTpowerPlay還提供診斷和調試功能,用于編程或調整系統(tǒng)中的電源管理方案,或在啟動供電軌時診斷電源問題。

本文小結

使用LTC7106可以很容實現(xiàn)電源輸出電壓的動態(tài)調整,運行可靠。需要注意的是DAC輸出精度是有誤差的,如LTC7106在整個溫度范圍內,正輸出±0.8%,負輸出±1.5%。必須小心設計,從而確??刂苹芈贩€(wěn)定性和輸出電壓紋波在所需輸出電壓的合理范圍內。


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