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(多图) 给DC/DC转换器添加裕量设定能力

Brian Vasquez?? Maxim Integrated Products?? Dallas?? TX?? 2008年12月01日 ?? 收藏0

  只要建立一条通往电路的连接,就可以轻松地给DC/DC转换器添加裕量设定能力,即以数字方式调整输出电压的能力(图1)。图1中的虚线表示这条连接。额外的IC是一块双通道或四通道I2C(内置集成电路)可调电流DS4402或DS4404 DAC。由于每路DAC输出在通电时均为0 mA,因此额外电路本质上对系统是透明的,直到人们利用I2C总线写入命令。

图1虚线右侧的电路可添加裕量设定能力

  例如,假设输入电压是3V至5.5V,输出电压是1.8V(这是预期的标称输出电压),反馈电压是0.6V。可以从DC/DC转换器的数据表获得反馈电压。务必要核实它在某个输出电压范围内,该范围是由电流DAC的数据表为流入电压或流出电压规定的,这取决于电流是在流入还是流出。还应该核实DC/DC转换器的反馈引脚的输入阻抗。图1中的电路假定为高阻抗。

  假设人们希望向DC/DC转换器的输出端添加±20%裕量设定能力,这样最大、标称、最小输出电压分别是2.16V、1.8V、1.44V。首先,确定R1与R2之间的必要关系,当DS4404 DAC的电流为0 mA时,得到标称输出:

  公式(1)

  其中VFB是反馈电压,VOUTNOM是标称输出电压。求解R1,

  公式(2)

  对于本例,公式(3)

  把反馈节点的各电流求和,推导出电流,以便使输出电压增至最大输出电压:

  公式(4)

  其中IR1是流过R1的电流,IR2是流过R2的电流,IDS4404是进入DAC的电流。

  公式(5)公式(6)

  其中VOUTMAX是最大输出电压。

  公式(7)

  可以简化方程7,先通过方程1求解R2,然后代换,得:

  公式(8)

  在裕量百分比中,可以把方程8表示为:

  公式(9)

  其中裕量为0.2,以便实现本例中的±20%裕量设定能力。在利用该关系计算R1和R2之前,必须选择满刻度电流。

  根据DS4404的数据表,满刻度电流必须为0.5 mA至2 mA,以便保证准确性和线性规格。遗憾的是,无法提供公式来计算理想的满刻度电流。预期的步数、步长以及R1和R2的值会影响该值。另一个影响满刻度电流值的因素是:是否要求特定的寄存器设置对应于特定的裕量百分比。

  无论何种情况,满刻度电流选择都可能需要数次迭代,在量程内选择某个任意值,然后计算R1、R2、RFS(满刻度电阻)和步长。在确定了可接受的满刻度电流值之后,也许希望进一步调整它或某些阻值,来确保最终规定的阻值很容易获得。

  为了计算原始例子的R1,应使满刻度电流等于DS4404的电流。该步骤提供了从标称输出电压到最大输出电压的31个相等增量(或称步长),以及从标称输出电压到最小输出电压的31个步长。这种分辨率对本例是绰绰有余。

  例如,开始时可以任意选择位于规定范围中心的满刻度电流,即1.25 mA,然后执行所有计算。但为了便于说明,此处的计算是针对量程的端点:0.5 mA和2 mA。首先分析0.5mA的情况,执行以下计算,然后对2mA的情况重复上述步骤。

  用方程9,求解R1,得:
  公式(10)??公式 (11)

  为了计算满刻度电阻,应使用DS4404的数据表中的公式和参考电压:
  公式(12)?公式? (13)

  其中RFS是满刻度电阻,VREF是参考电压,IFS是满刻度电流。

  最后,可确定DS4404的输出电流是寄存器设置值的函数:
  公式(14)

  请注意:该寄存器设置值不包括符号位,后者用于选择流入或流出。当符号位为0时,DS4404流入电流,使输出电压增至最大输出电压。当符号位为1时,它流出电流,使输出电压向最小输出电压下降。

  现在,可以为2mA的情况重复这些计算。

  公式(15)?? 公式(16)???? 公式(17)??? 公式(18)

  比较两种情况的R1和R2,满刻度电流为0.5 mA或2 mA,其中0.5 mA是更具吸引力的值,这是因为电阻更高。


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DC/DC? 转换器?

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