本設計實例介紹了一種調節電源輸出電壓的方法,以因應過電壓/低電壓保護(OVP/UVP)測試、負載餘量測試(margin-testing the load)、電壓可程式性或其他任何理由。

圖1所示電路可以透過向回饋節點輸出或輸入電流,實現電源輸出電壓的雙向調節(bidirectional trimming);它可以透過開關進行人工操作,也可以透過三個輸入:S1(STEP)、S2(RESET)和S3(U/D)進行數位操作。

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圖1(a) 電源輸出電壓雙向調節電路。



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圖 1(b) 電源輸出電壓雙向調節電路。



S1訊號的每個上升沿都會使輸出電壓VO增加或減小一個步距(在本設計中約為95mV);S3控制調節方向(上/下),S2將VO復位到標稱值。

單獨使用U4B可確保:

˙每按壓一次(S1反彈跳)增加一個步距。 ˙有足夠等待時間讓UUT保護電路反應。

由U5和U6組成的調節電路特點,是有一個壓控的電流汲極/源極(VCCS);U3B和U3C用於上移VCCS的參考點,以便:

˙參考點具有與Vref_ps相同的電平且位於中心;因此,在中立條件下(例如在復位時),如下列方程式。

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方程式



˙這個電路可以使用單電源,同時仍能輸入和輸出電流。

差分放大器U5產生Itrim並用以調節 VO的幅度,透過使電流流入Vtrim節點來降低VO,或汲取電流來提升VO。U6是 一個增益等於1的儀表放大器,用於將檢測到的電流回饋給U5。

U1/U3C電路產生兩個參考電壓 Vref1和Vref2。其中Vref1是用於控制訊號Vw的參考電壓。Vref2則匹配UUT的1.25V參考電壓。

方程式(1)、(2)和(3)可以用來配置這個電路以獲得不同的VO值:

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方程式(1)



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方程式(2)



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方程式(3)



下面這個例子將圖1的參數插入上述方程式,從方程式(1)我們可以得到:

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方程式(4)



因此針對±25%的VO變化範圍(即30~18V),Itrim的範圍為-26μA至+25μA。

VW的範圍是0~2.5V。將這個數值代入方程式(2)得到R8≈48kΩ。 根據方程式(3):

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方程式(5)



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方程式(6)



如果R7=100Ω,那麼VA(VW=0)≈0V,並且VA(VW=2.5V)≈2.5V。假設U2有128個步距,那麼VW、Itrim和VO的解析度分別是20mV、406nA和95mV。

圖2顯示了一些關鍵點的波形。在第一象限裡,VO(Ch3)隨著每個時脈脈衝從標稱值開始呈線性下降,直到在18V左右達到飽和;在大約半途中,S2被按下,將VO復位至標稱值,S3閉合,VO再隨著每個時脈脈衝上升到29.5V的上限值。

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圖2 Ch1: CLK; Ch2: VW; Ch3: VO; Ch4: V(R7+R8)。



當U2的滑動片(wiper)處於中心位置時,Vref2和Vref_ps之間的任何不匹配都會給Itrim帶來偏移,從而使VO偏其電流消耗不到2mA;在一些應用離標稱值;若有需要可以進行調節補中,VO可以針對這種情況進行調節和償。上述電路由一個5V電源供電,其電流消耗不到2mA;在一些應用中,VO可以針對這種情況進行調節和使用。