利用數字電位計實現開關電源的輸出電壓調整

　　簡介：很多系統(tǒng)應用都必須在較窄的限幅內調整開關電源(SMPS)輸出電壓，以便移除電源路徑上的誤差和壓降、驗證系統(tǒng)限幅的運作，或者實現微處理器的簡單動態(tài)電壓控制。

　　很多系統(tǒng)應用都必須在較窄的限幅內調整開關電源(SMPS)輸出電壓，以便移除電源路徑上的誤差和壓降、驗證系統(tǒng)限幅的運作，或者實現微處理器的簡單動態(tài)電壓控制。此外，系統(tǒng)設計人員可能需要調整電源電壓，從而優(yōu)化它們的電平，或者通過強制產生非正常電平來測試系統(tǒng)在極端條件下的性能。該功能通常在在線測試(ICT)期間執(zhí)行，以滿足制造商想要保證產品在標稱電源的±10%范圍內正常工作的期望。這種輸出電壓的變化步驟稱為裕量，即有意識地在預期范圍內改變電源電壓。其他輸出變化應用，比如微處理器的動態(tài)電壓控制，必須能即時改變電壓，即在低功耗模式下降低電壓而在高性能模式下增加電壓。

　　圖1. 開關電源電壓控制環(huán)路的反饋網絡采用兩個電阻

　　將典型開關電源輸出電壓(圖1)與內部基準電壓進行比較，可看到差別集中在脈寬調制器(PWM)。PWM將斜坡與放大器輸出進行比較，生成PWM信號來控制開關，從而向負載供電。

　　圖2. 使用數字電位計調整DC-DC轉換器輸出電壓，組成可變反饋電阻

　　控制誤差放大器引腳電壓，便可調整輸出電壓。這可以通過使用DAC，或者使用數字電位計，以外部方式實現，如圖2所示。某些電壓調節(jié)器允許使用串行接口(比如PMBus、I2C或SPI)在內部控制反饋電壓。表1比較了三種方法的調整能力和功耗。

　　數字電位計(或稱digiPOT)工作方式與傳統(tǒng)電位計相似，但用電子開關和數字信號代替機械游標進行操作，如圖3所示。digiPOT將一串小數值電阻與位于每兩個電阻交叉點上的電子開關串聯。digiPOT分辨率與電阻網絡中的位控制節(jié)點量有關?？刂乒?jié)點的數量越高，分辨率越高。

　　圖3. 顯示電子開關的64位數字電位計。同一時間只能閉合一個電子開關，該開關決定電阻比。

　　某些數字電位計采用非易失性存儲器，因此可在測試期間編程輸出電源。相比其他兩種方式，這項易于使用的特性具有極大的優(yōu)勢。