一種通過DAC調(diào)節(jié)DCDC輸出電壓的電路方案

李岡宇　曹燕亮

摘 要：DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路由于其效率高的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。該文介紹一種通過在DC/DC的外部反饋電阻上增加DAC的電路，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制DC/DC電路的輸出電壓。該文根據(jù)典型應(yīng)用電路推導(dǎo)出輸出電壓表達(dá)式，便于根據(jù)設(shè)計(jì)輸入確定外圍電路的電阻阻值。

關(guān)鍵詞：DC/DC 數(shù)控 電壓調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)：TN71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（b）-0040-02

1 典型開關(guān)穩(wěn)壓電路

DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路具有可升降電壓，效率高的優(yōu)點(diǎn)，一直被廣泛應(yīng)用于電池供電設(shè)備，便攜式設(shè)備。為了有更廣泛的應(yīng)用范圍，大部分DC/DC控制芯片都具有反饋引腳FB，可通過調(diào)節(jié)跨接在輸出端的外部電阻分壓來調(diào)節(jié)輸出電壓。圖1是LINEAR公司的一款DC/DC控制器LTC1871的典型應(yīng)用，該電路實(shí)現(xiàn)升壓功能。通過調(diào)節(jié)R1和R2的電阻值可調(diào)節(jié)輸出電壓VOUT=VFB（1+R2/R1）。

如果將圖1中的R2換成電位器，通過調(diào)節(jié)電位器，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓。但在實(shí)際應(yīng)用中，還經(jīng)常需要能夠用單片機(jī)等處理器芯片控制電源電壓，即需要DC/DC輸出電壓的數(shù)字可控。如背光的亮度需要數(shù)字控制，超聲儀器的發(fā)射電壓需要在一定范圍內(nèi)可數(shù)字調(diào)節(jié)等等。

2 可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)開關(guān)穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)方法

2.1 實(shí)現(xiàn)電路

該文介紹的方法，就是通過在DC/DC的外圍反饋回路上再增加一個(gè)DAC，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的數(shù)字可控。以LTC1871為例，具體的實(shí)現(xiàn)電路如圖2。

DC/DC芯片采用LTC1871，搭成SEPIC（單端主電感變換器）型變換器。SEPIC型變換器的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓可高于或低于輸入電壓，既可實(shí)現(xiàn)降壓也可實(shí)現(xiàn)升壓，這對(duì)于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓的需求來說，可使電壓調(diào)節(jié)范圍不受輸入電壓影響，實(shí)現(xiàn)更寬的調(diào)節(jié)范圍。實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能的電路，是圖2左下角的DAC電路。AD5300是SPI接口，8-bit的DAC芯片，輸出連接到DC/DC電路的反饋回路。單獨(dú)看增加了DAC的這一部分反饋電路，見圖2圓框內(nèi)部分。

2.2 計(jì)算公式推導(dǎo)

圖2中，U2的VOUT 管腳是DAC芯片輸出的控制電壓，U1的FB管腳是DC/DC芯片的反饋管腳，穩(wěn)定狀態(tài)下該引腳上的電壓為1.23 V。根據(jù)電路原理，I1=I2+I3，分別列出I1，I2，I3的表達(dá)式，可推導(dǎo)出的表達(dá)式，如下：

從的表達(dá)式可看出，和DAC輸出的控制電壓成反比例關(guān)系，當(dāng)VDAC為0時(shí)，電壓達(dá)到最大值，為表示電源輸出的最大值；后面一項(xiàng)表示電壓的可調(diào)節(jié)幅度。像圖2的電路，就是實(shí)現(xiàn)最大輸出16.8 V，電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍5.5 V的DC/DC電路。

一般情況下，和作為設(shè)計(jì)輸入是已知的，可通過表達(dá)式的后面一項(xiàng)確定R2和R3的比例關(guān)系，然后再代入前面一項(xiàng)求出和的比例關(guān)系。根據(jù)比例關(guān)系選擇合適的電阻值。具體選用的阻值可根據(jù)需要選擇，選擇較大阻值的，則損耗較小；選擇較小阻值的，則輸出的電壓精確度較高，熱噪聲較小。

3 結(jié)語

通過在DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路的電阻反饋網(wǎng)絡(luò)中增加一DAC電路，可以達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓的作用。特別適合用在控制超聲儀器的發(fā)射電壓。該文介紹的電路方案在實(shí)際產(chǎn)品中有使用過，經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證，輸出電壓與理論計(jì)算的電壓值誤差<1.3%。

參考文獻(xiàn)

[1] LINEAR.LTC1871——Wide Input Range，No RSENSE Current Mode Boost，F(xiàn)lyback and SEPIC Controller[DB/OL].www.linear.com，2013.