与传统的用放大器备份DAC来提高输出的方法不同，该设计实例开辟了一条鲜为人知的供电途径。它将LM317正向稳压器与简单的8位PWM DAC拓扑集成在一起，从而获得了11V、1.5A的强大性能。它既保持了简单性，同时又利用了Bob Pease久经考验的杰作的内置故障保护功能(热保护和过载保护)。其输出与LM317内部电压基准的2%保证精度成正比，使其完全不受5V逻辑电源轨和输入原始直流电源的影响。
图1显示了其工作原理。
图1：LM317稳压器与HC4053 CMOS开关组合，形成16W PWM功率DAC。
CMOS SPDT开关U1b和U1c接受10kHz PWM信号，通过反馈网络R1、R2和R3为U2稳压器生成0V至9.75V的“ADJ”控制信号。输入的PWM信号是交流耦合的，因此U1可以在U2的输出上“浮动”。U1c提供PWM信号的反相，实现主动纹波消除。请注意，R1||R2=R3可优化纹波减法和DAC精度。
然而，这种反馈布置会使输出电压成为PWM占空比(DF)的非线性函数，如下所示：
Vout = 1.25 / (1 – DF(1 – R1/(R1 + R2))
= 1.25 / (1 – 0.885*DF)
图2中的图表对此进行了绘制。
图2：Vout(1.25V至11V)与PWM DF(0至1)的关系，其中Vout=1.25/(1–0.885*DF)。
图3绘制了图2的倒置图，得出了给定Vout所需的PWM DF。
图3：图2的倒置图，其中PWM DF=(1–1.25/Vout)/0.885。
相应的8位PWM设置结果为：Dbyte=255(1–1.25/Vout)/0.885
Vfullscale=1.25/(R1/(R1+R2))，因此除了11V之外，还有其他设计选择。11V是与HC4053额定值一致的最大值，但如果用金属栅极CD4053B代替U1，则最高可达20V。但是，不要忘记R3=R1||R2的要求。
供电轨V+可以是任意值，从最低Vfullscale+3V到满足U2的最小余量压降要求，再到LM317的绝对最大40V限制。由于该芯片具有出色的PSRR，DAC精度不会受到影响，但效率可能会受到影响。
U2应根据所需输出电流乘以V-至Vout的差值所产生的散热量进行散热。在高电流和低Vout下，功率可能高达两位数。
(原文刊登于EDN美国版，参考链接：PWM power DAC incorporates an LM317，由Ricardo Xie编译)
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