许多开关稳压器芯片都使用相同的基本双电阻网络进行输出电压编程,图1展示了一个典型(降压型)稳压器,参见R1和R2的位置,其中:
Vout = Vsense(R1/R2 + 1) = 0.8v(11.5 + 1) = 10v
图1:采用基本双电阻网络进行典型稳压器输出电压编程。
从数量上看,不同类型的Vsense反馈节点电压各不相同,R1的推荐值也可能不同,但拓扑结构却没有变化,大多数拓扑结构都与图1基本一致。如果您的应用需要通过PWM对Vout进行数字控制,这种一致性就非常有用。
图2展示了它所实现的简单的三元件解决方案,其中:
Vout = Vsense(R1/(R2 + R3/DF) + 1) = 0.8v to 10v as DF = 0 to 1
要在图1中添加PWM控制,只需将R2分成相等的两半,将滤波电容Cf连接到这两半的中间,并在其接地端串联PWM开关Q1即可。
图2:使用PWM对稳压器进行编程的简单电路,其中当占空比(DF)从0变为1时,Vout变化范围为0.8V至10V。
衰减1lsb PWM纹波所需的Cf电容为2(N-2)Tpwm/R2,其中N为PWM位数,Tpwm为PWM周期。由于Cf的电压永远不会超过1伏,因此其额定电压并不是很重要。
这种简单拓扑结构有一种十分突出的特点,那就是与许多其他数字电源控制方案不同,只有稳压器的内部电压基准会影响稳压精度,因此,精度不受外部电压源(例如逻辑轨)的影响。
图3为图2电路中的Vout与PWM DF之间的关系图,其中X轴为DF,Y轴为Vout,
Vout = Vsense(R1/(R2 + R3/DF) + 1)
Vout(min) = Vsense
Vout(max) = Vsense(R1/(R2 + R3) + 1)
R1/(R2 + R3) = Vout(max)/Vsense – 1
图3:显示了Vout与图2中PWM DF之间的关系。
图4绘制了DF与Vout关系的反函数,其中,
DF = R3/(R1/(Vout/Vsense – 1) – R2)
DF与Vout之间的非线性确实会导致软件进行转换时复杂度的增加(需要两次减法和三次除法)。但是,由于这可以大大简化电路,因此种方法似乎是合理。或者,如果有足够的内存,查找表也是另一种简单可行的方案。
图4:DF与Vout关系的反函数,由于存在非线性,因此需要一些复杂的软件转换。
(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Three discretes suffice to interface PWM to switching regulators,由Ricardo Xie编译)