如何動態調整合適的輸出電壓

作者 : Frederik Dostal,ADI現場應用工程師

有些應用需要可變的供電電壓。本文介紹為此應用開發的專用數位類比轉換器(DAC),即時調整電源的輸出電壓...

電源通常設定為固定輸出電壓,以為電氣負載供電。然而,有些應用需要可變的供電電壓。例如,在某些情況下,如果根據相應的工作狀態調整核心電壓,微控制器(MCU)可以更有效運行。本文將展示如何使用為此目的開發的專用數位類比轉換器(DAC),以即時調整電源的輸出電壓。

電壓轉換器的輸出電壓通常透過電阻分壓器設定。這對於固定電壓非常有效。但是,如果要改變輸出電壓,則必須調整分壓器的電阻值之一。這可以透過電位計動態完成。1顯示一個這樣的簡單電路,其使用降壓拓撲結構的開關穩壓器IC。

Figure 1. Switching regulator with potentiometer in the resistor path for adjusting the output voltage.

1:電阻路徑中有電位計以調整輸出電壓的開關穩壓器。

遺憾的是,在許多應用中,具有電位計的電路(如1所示)並不是很實用。常常必須利用數位訊號來設定電壓。一個不錯的方案是將較小的正或負電流送入FB節點。專門為動態調整輸出電壓而開發的小型DAC可用於此目的。

2顯示一個電路實例,其中包含一個未明確指定的電壓轉換器, LTC7106  DAC插入反饋路徑的接線中。原則上,任何具有外部可接觸反饋接腳的電壓轉換器都可以這樣運行。

Figure 2. An LTC7106 DAC for dynamically adjusting the output voltage of a switching regulator.

2:用於動態調整開關穩壓器輸出電壓的LTC7106 DAC

LTC7106具有一個電流輸出,其電流送入電阻分壓器,因此對於不同的輸出電壓,開關穩壓器IC的基準電壓出現在開關穩壓器的FB接腳上。這樣,當FB接腳收到所需的調節電壓時,輸出電壓即被設定。

較於許多其他具有電流輸出的DAC,LTC7106只要不存在有效的數位命令,IDAC接腳上就沒有電流流動。因此,在電路啟動期間不會設定不需要的電壓。

這款7位元DAC可根據應用需要以每LSB 1µA或每LSB 4µA的方式運行。最高解析度是透過每LSB 1µA實現的。建議將開關穩壓器的電阻分壓器設定為每LTC7106 LSB 1µA。

電流DAC的輸出在正範圍內具有±0.8%的精度,在負範圍內具有±1.5%的精度,每種精度都是在允許的全部溫度範圍內測定的。

3顯示了圖形化使用者介面 LTpowerPlay,可利用它來輕鬆對LTC7106進行編程。

Figure 3. The LTpowerPlay graphical user interface for controlling the LTC7106 via a PMBus or I2C.

3LTpowerPlay圖形化使用者介面,透過PMBusI2C控制LTC7106 DAC

當然,即使在採用該DAC的電路中,輸出電壓的可調範圍也存在限制。開關穩壓器或線性穩壓器只能產生預期的電壓。線性穩壓器或降壓開關穩壓器只能產生低於輸入電壓的輸出電壓。另外,建議檢查電壓轉換電路以確保控制迴路穩定,並且輸出電壓漣波在期望輸出電壓的合理範圍內。

利用諸如LTC7106等小型電流型DAC可以輕鬆實現輸出電壓的動態調整。該功能設計為以儘量少的接線實現可靠運行。

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