使用按鈕式數(shù)字電位計設(shè)計可調(diào)電壓輸出

Thomas Brand

本文介紹一種完整的解決方案，其中可通過按鈕式數(shù)字電位計簡單高效地控制高達20 V的電壓。完整的解決方案代表可調(diào)電源，可用于需要可調(diào)電壓輸出的各種應(yīng)用。圖1所示為具有可變輸出功率的相應(yīng)開關(guān)穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器采用數(shù)字電位計AD5116和集成推挽輸出級的ADCMP371比較器。通過添加開關(guān)而不是按鈕，電壓可以通過微控制器調(diào)節(jié)。

AD5116具有64個可能的游標(biāo)位置，端到端電阻容差為±8%。此外，AD5116內(nèi)置一個EEPROM，用于存儲游標(biāo)位置，可通過按鈕手動設(shè)置。此功能在上電時需要固定標(biāo)準(zhǔn)位置的應(yīng)用中非常有用。

電路由電壓V供電在，最高可達 20 V。電源電壓VDDAD5116和ADCMP371也可以由V產(chǎn)生在，例如，通過ADP121等穩(wěn)壓器。

圖1.具有可變輸出的按鈕控制高壓開關(guān)穩(wěn)壓器。

電路的工作原理

輸出電壓V外通過反饋網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)頻率進行控制。它通過分壓器反饋到比較器，然后與數(shù)字電位計設(shè)置的基準(zhǔn)電壓進行比較。如果電壓來自 V外高于基準(zhǔn)電壓，比較器輸出切換到低電平，從而阻斷NMOS晶體管T1和PMOS晶體管T2，從而降低V外.如果電壓來自 V外低于基準(zhǔn)電壓，比較器輸出切換到高電平，兩個晶體管切換到導(dǎo)電狀態(tài)（飽和），這增加了V外.通過這種基于比較的功能，晶體管以短脈沖的開關(guān)模式工作，從而保持較低的晶體管損耗。開關(guān)頻率受 V 處負(fù)載的影響外，除了電位器的輸出電壓。

隨著數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出電壓的增加，T2關(guān)斷時間更長，比較器輸出也相應(yīng)較高。比較器輸出以更高的頻率提供一系列更快的正輸出脈沖。當(dāng)DAC輸出電壓降低時，情況正好相反。

過濾后的 V外通過公式1確定。

VW是電位計抽頭W處的DAC輸出電壓。

AD5116上抽頭A和抽頭B之間的電阻標(biāo)稱值為5 kΩ，分為64級。在刻度的下端，典型的游標(biāo)電阻RW下降到 45 Ω 到 70 Ω。輸出電壓在 VW關(guān)于GND是

由此 R工 務(wù) 局收益 率：

R工 務(wù) 局是較低刻度上抽頭 W 和 GND 之間的電阻值。

R血型是電位器的總電阻。

V一個是分壓器串上端的電壓;在這種情況下，它等于 VDD.

D 是 R 中二進制代碼的十進制等效項代數(shù)轉(zhuǎn)換器AD5116的寄存器。

R型代數(shù)轉(zhuǎn)換器AD5116的寄存器由按鈕PD和PU控制。默認(rèn)位置，例如 V外= 0 V—上電時可通過ASE引腳存儲在電位計的EEPROM中。

濾波器輸出：減少紋波

為了平滑輸出電壓，V外，并減少T1和T2開關(guān)引起的紋波，使用額外的濾波電路（見圖2）。設(shè)計該濾波器時應(yīng)考慮AD5116的最大和最小開關(guān)頻率以及工作電壓范圍。

對于圖2所示電路，開關(guān)頻率在約1.8 Hz至500 Hz范圍內(nèi)。由于這個值相當(dāng)?shù)?，因此通常需要相對較大的R、L和C值來確定濾波器截止頻率。但是，濾波器的串聯(lián)電阻和輸出負(fù)載形成分壓器，從而降低輸出電壓。因此，應(yīng)選擇相對較低的 R。

圖2.用于平滑輸出電壓的濾波電路。

電路中實現(xiàn)了一個簡單的RLC低通濾波器。R 和 C 的尺寸分別為 50 Ω 和 330 μF，L 的尺寸為 100 nH。該電路也可以使用脈寬調(diào)制器（PWM）來驅(qū)動晶體管和上游誤差放大器。

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