Добавьте один резистор, чтобы управлять выходным напряжением импульсного регулятора с помощью ЦАП

Будь то понижающий, повышающий или понижающе-повышающий преобразователь, внутренний или внешний коммутатор – в продаже имеется буквально рог изобилия микросхем импульсных регуляторов/ преобразователей с программируемым выходным напряжением. Хотя номиналы требуемых внешних индуктивностей и емкостей (конечно) сильно различаются от топологии к топологии и от чипа к чипу, (почти) во всех для программирования выходного напряжения используется одна и та же базовая двухрезисторная цепочка, показанная на Рисунке 1. Этот пример понижающего регулятора был выбран более или менее произвольно, поэтому, пожалуйста, не обращайте внимания на индуктивности и емкости и сосредоточьтесь на резисторах R₁, R₂ и (позже) R₃.

Рисунок 1.	(Почти) универсальная цепь программирования выходного напряжения регулятора, где VOUT = VSENSE(R1/R2 + 1) = 0.8 В × (11.5 + 1) = 10 В.

По причинам, известным только гуру мистического и чудесного царства монолитных микросхем, напряжение узла обратной связи V_SENSE варьируется от типа к типу примерно в диапазоне 3:1 от 0.50 В до 1.5 В. Рекомендуемые значения сопротивлений R₁ также различаются.

Главное, что топология не меняется. Все (или, по крайней мере, большинство) точно соответствуют Рисунку 1. Это удивительное единообразие становится очень полезным, если приложение требует управления выходным напряжением с помощью ЦАП. На Рисунке 2 показано, как это можно сделать с помощью ЦАП положительной полярности и всего одного дополнительного резистора R₃.

Рисунок 2.	Регулятор, выходное напряжение которого программируется с помощью ЦАП и KISS-цепочки, где VOUT = (VCMAX – VC) × (R1/R2) = (2.5–0 В) × 4 = 0–10 В.

При разумном выборе ЦАП (например, 2.5 В) для значений R₁ и V_SENSE из технического описания микросхемы регулятора и максимального выходного напряжения V_OMAX из требований приложения, вот арифметика KISS¹):

(Здесь V_CMAX – максимальное управляющее напряжение). И, в лучших традициях принципа KISS, это все. Ладно, ладно. За исключением, может быть, пары (незначительных?) оговорок. Например:

1. Второе выражение, а значит, и необходимое значение сопротивления R₃ должно быть положительным. Я не могу представить себе практического случая, когда это могло бы быть иначе, но, вероятно, существует какая-то извращенная перестановка параметров, при которой это будет возможно, а реализация отрицательных сопротивлений не так уж и проста.
2. Зависимость V_OUT от V_C обратная. Поэтому перед записью в регистр ЦАП цифровая версия V_C должна быть дополнена до 1 (совершенно KISS-битная программная арифметика, переворачивающая все биты, так что 0 становятся 1, а 1 – нулем).
3. Напряжение V_IN должно быть достаточным для того, чтобы выбранная микросхема могла обеспечить нужное значение V_OMAX при V_C = 0. Несомненно.

Так что, возможно, это не совсем KISS, а только в основном.

---

¹⁾ KISS (Keep it Simple Stupid) – будь проще, глупый.

Материалы по теме

1. Datasheet Texas Instruments TPS54332