Простой ШИМ-интерфейс позволяет программировать напряжение регулятора V_OUT < V_SENSE

Недавно я опубликовал статью, демонстрирующую несколько очень простых схем для ШИМ-программирования стандартных микросхем регуляторов, как линейных, так и импульсных, «Пересмотрено: Для подключения ШИМ к импульсным регуляторам достаточно трех дискретных компонентов» [1].

Рисунок 1.	Пять дискретных компонентов составляют схему для линейного программирования регулятора с помощью ШИМ.

На Рисунке 1 показана одна из «повторно пересмотренных» топологий, где:

R1 – значение, рекомендованное в техническом описании микросхемы U1;
D – коэффициент заполнения импульсов ШИМ, принимающий значения от 0 до 1;

Для показанных на схеме номиналов компонентов

Принципиальным ограничением схемы на Рисунке 1 является невозможность запрограммировать V_OUT <  V_SENSE. Минимальное значение – это V_OUT = V_SENSE при D = 0.

Рисунок 2.	Чтобы сделать напряжение VOUT программируемым вплоть до нуля вольт, добавьте резистор R4 и (опционально) потенциометр R5.

Для большинства приложений это не представляет большой проблемы, если вообще представляет. Но иногда было бы полезно или, по крайней мере, удобно, чтобы при D = 0 напряжение V_OUT было равно нулю (или около того). На Рисунке 2 показана простая модификация, с помощью которой это можно сделать, где:

Сопротивления резисторов R1 и R2 выбраны такими же, как в схеме на Рисунке 1;

Для показанных на схеме номиналов компонентов

Интересной особенностью топологии на Рисунке 1 является то, что, в отличие от некоторых других схем цифрового управления питанием, точность стабилизации определяется только точностью сопротивлений R1, R2 и собственного внутреннего источника опорного напряжения регулятора. Точность полностью не зависит от внешних опорных напряжений. Она остается равной точности R1, R2 и V_SENSE (например, ±1%) для всех выходных напряжений.

К сожалению, как гласит древняя поговорка, когда что-то приобретается, что-то (как правило) теряется. Получив возможность устанавливать V_OUT < V_SENSE, схема на Рисунке 2 потеряла эту особенность, и для выходных напряжений, меньших полной шкалы, точность V_OUT становится в некоторой степени зависимой от шины +5 В. Вот тут-то и пригодится подстроечный резистор R5.

Расчетная формула

делает значения, выбранные для пары сопротивлений R4, R5, зависимыми от точности напряжения шины 5 В. Они не могут быть точнее, чем это возможно. Это вызывает определенные сомнения в отношении выходных напряжений, особенно когда они приближаются к нулю. Включение в схему потенциометра R5 и установка с его помощью V_OUT = 0 при D = 0 делает настройки низких напряжений V_OUT точно программируемыми. Если это не является критическим фактором, то R5 можно исключить; просто сделайте

Простота вычисления D для желаемого значения V_OUT также является ценной особенностью схемы на Рисунке 2.

В заключение: В этой статье пересматривается предыдущей подход, описанный в статье «Для подключения ШИМ к импульсным регуляторам достаточно трех дискретных компонентов» [2].

Ссылки

1. Stephen Woodward. Пересмотрено: Для подключения ШИМ к импульсным регуляторам достаточно трех дискретных компонентов
2. Stephen Woodward. Для подключения ШИМ к импульсным регуляторам достаточно трех дискретных компонентов.

Материалы по теме

1. Datasheet Texas Instruments TPS62933
2. Datasheet Microchip TN0104