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教你一個小技巧:使用數字電位器來產生可調電壓輸出

[導讀]本文介紹一款利用按鈕式數字電位器簡單高效地控制高達20V電壓的小技完整解決方案。這款完整的巧使解決方案提供一種可調電源,可用于需要可調電壓輸出的用數各種應用。

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教你一個小技巧:使用數字電位器來產生可調電壓輸出

本文介紹一款利用按鈕式數字電位器簡單高效地控制高達20 V電壓的位器完整解決方案。這款完整的產生解決方案提供一種可調電源,可用于需要可調電壓輸出的可調各種應用。圖1顯示具有可變輸出功率的電壓相應開關穩壓器,使用AD5116 數字電位器和具有集成式推挽輸出級的輸出 ADCMP371 比較器。通過添加開關,小技而不是巧使按鈕,可以使用微控制器來調節電壓。用數


AD5116具有64個可用的字電游標位置,端到端電阻容差為±8%。位器此外,產生AD5116包含一個EEPROM來存儲游標位置,可通過按鈕手動設置。對于需要固定標準上電電壓的應用,這個功能非常有用。


該電路由電壓 VIN供電,最高可達20 V。AD5116和ADCMP371的電源電壓 VDD也可由 VIN生成,例如,通過ADP121等穩壓器。


圖1.帶可變輸出、通過按鈕控制的高壓開關穩壓器。



電路工作原理


輸出電壓 VOUT通過反饋網絡的開關頻率控制。通過分壓器反饋到比較器,然后與數字電位器設置的基準電壓進行比較。如果從 VOUT獲取的電壓高于基準電壓,比較器輸出切換到低電平,以阻隔NMOS晶體管T1和PMOS晶體管T2,從而降低 VOUT。如果從 VOUT獲取的電壓低于基準電壓,比較器輸出切換到高電平,兩個晶體管切換到導通狀態(飽和),從而增加 VOUT。通過這種基于比較的功能,晶體管在開啟/關斷模式下以短脈沖工作,使各晶體管保持低損耗。除電位器的輸出電壓外,開關頻率還受 VOUT的負載影響。


隨著數模轉換器(DAC)輸出電壓增高,T2關斷的時間變長,比較器輸出相應增高。比較器輸出提供一系列更高頻率、速度更快的正電源輸出脈沖。如果DAC輸出電壓降低,則情況相反。


經過濾波的VOUT通過公式1確定。



VW為電位器抽頭W處的DAC輸出電壓。


AD5116的A抽頭和B抽頭之間的電阻標稱值為5 kΩ,劃分為64級階躍。在量程的較低端,典型游標電阻 RW降至45 Ω到70 Ω之間。相對于GND的 VW輸出電壓為:



其中 RWB為:



  • RWB是抽頭W和較低端的GND之間的電阻值。

  • RAB為電位器的總電阻。

  • VA為分壓器串頂端的電壓;在本例中,它等于 VDD。

  • D為AD5116的RDAC寄存器中二進制代碼的十進制等效值。


AD5116的RDAC寄存器通過按鈕PD和PU進行控制。默認的上電位置(例如 VOUT= 0 V)可以通過ASE引腳存儲在電位器的EEPROM中。



濾波器輸出:減少紋波


為了獲得平穩的輸出電壓VOUT并減少開關T1和T2導致的紋波,需要使用額外的濾波器電路(參見圖2)。在設計此濾波器時,需考慮AD5116的最大和最小開關頻率,以及其工作電壓范圍。


對于圖2所示的電路,開關頻率范圍約為1.8 Hz至500 Hz。因為這個值相當低,所以在確定濾波器的截止頻率時,通常需要使用更大的R、L和C值。但是,濾波器的串聯電阻和輸出負載構成了一個分壓器,會降低輸出電壓。所以,在選擇R值時,應選擇相對較低的值。


圖2.用于使輸出電壓平穩的濾波器電路。





AD5116

  • 標稱電阻容差誤差:±8%(最大值)
  • 游標電流:±6 mA

  • 可變電阻器模式下的溫度系數:35 ppm/°C

  • 低功耗:2.5 μA(最大值,2.7 V,125°C)

  • 寬帶寬:4 MHz(5 kΩ選項)

  • 上電EEPROM刷新時間:< 50 μs

  • 125°C時典型數據保留期:50年

  • 100萬寫周期

  • 2.3 V至5.5 V電源供電

  • 內置自適應去抖器

  • 寬工作溫度范圍:-40℃至+125℃

  • 2 mm × 2 mm × 0.55 mm、8引腳超薄LFCSP封裝





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