工程師指南：如何動(dòng)態(tài)調(diào)整合適的輸出電壓

電源通常設(shè)置為固定輸出電壓，以為電氣負(fù)載供電。然而，有些應(yīng)用需要可變的供電電壓。例如，在某些情況下，如果根據(jù)相應(yīng)的工作狀態(tài)調(diào)整內(nèi)核電壓，微控制器可以更有效地運(yùn)行。本文將展示如何使用為此目的而開發(fā)的專用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)來即時(shí)調(diào)整電源的輸出電壓。

電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通常通過電阻分壓器設(shè)置。這對于固定電壓非常有效。但是，如果要改變輸出電壓，則必須調(diào)整分壓器的電阻值之一。這可以通過電位計(jì)動(dòng)態(tài)完成。圖1顯示了一個(gè)這樣的簡單電路，它使用降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)穩(wěn)壓器IC。

圖1.電阻路徑中有電位計(jì)以調(diào)整輸出電壓的開關(guān)穩(wěn)壓器

遺憾的是，在許多應(yīng)用中，帶有電位計(jì)的電路（如圖1所示）并不是很實(shí)用。常常必須利用數(shù)字信號(hào)來設(shè)置電壓。一個(gè)不錯(cuò)的方案是將較小的正或負(fù)電流饋入FB節(jié)點(diǎn)。專門為動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電壓而開發(fā)的小型DAC可用于此目的。

圖2顯示了一個(gè)電路實(shí)例，其中包含一個(gè)未明確指定的電壓轉(zhuǎn)換器，LTC7106DAC插入反饋路徑的接線中。原則上，任何帶有外部可接觸反饋引腳的電壓轉(zhuǎn)換器都可以這樣運(yùn)行。

LTC7106具有一個(gè)電流輸出，其電流饋入電阻分壓器，因此對于不同的輸出電壓，開關(guān)穩(wěn)壓器IC的基準(zhǔn)電壓出現(xiàn)在開關(guān)穩(wěn)壓器的FB引腳上。這樣，當(dāng)FB引腳收到所需的調(diào)節(jié)電壓時(shí)，輸出電壓即被設(shè)定。

與許多其他具有電流輸出的DAC不同，LTC7106設(shè)計(jì)為只要不存在有效的數(shù)字命令，IDAC引腳上就沒有電流流動(dòng)。因此，在電路啟動(dòng)期間不會(huì)設(shè)置不需要的電壓。

圖2.用于動(dòng)態(tài)調(diào)整開關(guān)穩(wěn)壓器輸出電壓的LTC7106 DAC

LTC7106是一款7位DAC，可根據(jù)應(yīng)用需要以每LSB 1 μA或每LSB 4 μA的方式運(yùn)行。最高分辨率是通過每LSB 1 μA實(shí)現(xiàn)的。建議將開關(guān)穩(wěn)壓器的電阻分壓器設(shè)置為每LTC7106 LSB 1 μA。

電流DAC的輸出在正范圍內(nèi)具有±0.8%的精度，在負(fù)范圍內(nèi)具有±1.5%的精度，每種精度都是在允許的全部溫度范圍內(nèi)測定的。

圖3.LTpowerPlay圖形用戶界面，通過PMBus或I2C控制LTC7106

圖3顯示了圖形用戶界面LTpowerPlay®，可利用它來輕松地對LTC7106進(jìn)行編程。

當(dāng)然，即使在采用LTC7106的電路中，輸出電壓的可調(diào)范圍也存在限制。開關(guān)穩(wěn)壓器或線性穩(wěn)壓器只能產(chǎn)生預(yù)期的電壓。線性穩(wěn)壓器或降壓開關(guān)穩(wěn)壓器只能產(chǎn)生低于輸入電壓的輸出電壓。另外，建議檢查電壓轉(zhuǎn)換電路以確保控制環(huán)路穩(wěn)定，并且輸出電壓紋波在期望輸出電壓的合理范圍內(nèi)。

利用LTC7106等小型電流型DAC可以輕松實(shí)現(xiàn)輸出電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)整。該功能設(shè)計(jì)為以盡量少的接線實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行。

作者簡介

Frederik Dostal曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)。他于2001年開始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù)，曾擔(dān)任各種應(yīng)用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負(fù)責(zé)開關(guān)模式電源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑ADI公司擔(dān)任電源管理現(xiàn)場應(yīng)用工程師。