Обобщенные формулы проектирования ШИМ-интерфейса понижающего регулятора

Некоторое время назад я опубликовал статью «Простой ШИМ-интерфейс позволяет программировать напряжение регулятора V_OUT < V_SENSE» [1]. В ней были представлены несколько простых схем для ШИМ-программирования стандартных микросхем понижающих регуляторов, как линейных, так и импульсных, в том числе для приложений, выходные напряжения которых должны быть значительно ниже напряжения на входе обратной связи регулятора.

Недавние комментарии читателей показали интерес к применению этих разработок в различных приложениях и регуляторах. Итак, вот пошаговая процедура, которая упростит этот процесс.

Обратите внимание, что это работает только в том случае, если V_X > 2V_S и V_L > V_S.

Рисунок 1.	Десять дискретных компонентов образуют схему для программирования регулятора с помощью ШИМ.

Шаги таковы (Рисунок 1):

1. V_S – напряжение на выводе обратной связи регулятора U1 из технического описания микросхемы (обычно от 0.5 до 1.25 В);
2. V_L – напряжение шины питания логики (обычно от 3 до 5 В);
3. V_X – желаемое максимальное выходное напряжение при коэффициенте заполнения ШИМ, равном 100%;
4. V_PP – размах импульсов ШИМ (типичное значение – V_L);
5. F_P – частота повторения ШИМ;
6. N – разрешение ШИМ в битах, N > 4;
7. R1 – значение, рекомендованное в примере применения из технического описания микросхемы U1;

8.

;

9.

;

10.

;

где V_BEQ2 и β_Q2MIN – напряжение база эмиттер и минимальный коэффициент передачи тока транзистора Q2, соответственно.

11.

;

12.

;

13.

;

Теперь, если в качестве примера для U1 взять недорогой асинхронный понижающий преобразователь XL4016 компании XLSEMI и пройти по всем шагам, то получим:

1. V_S = 1.25 В;
2. V_L = 3.3 В;
3. V_X = 30 В;
4. V_PP = 3.3 В;
5. F_P = 10 кГц;
6. N = 8;
7. R1 = 3.3 кОм (рекомендуемое значение из Рисунка 4 технического описания U1);
8. R2 = 75 кОм;
9. R4 = 120 кОм;
10. R5 = 15 МОм;
11. R3 = 8.2 кОм
12. C3 = 0.1 мкФ, C2 = 0.011 мкФ;
13. C1 = 0.27 мкФ.

В результате получается Рисунок 2.

Рисунок 2.	Общие параметры конструкции, перечисленные выше. Обратите внимание, что компоненты, специфичные для U1 (например, дроссель, конденсаторы и силовой диод), не показаны.

Обратите внимание, что если микроамперы и милливольты остаточного смещения нуля, которые сохраняются на выходе ненагруженного источника питания при нулевом коэффициенте заполнения ШИМ, не вызывают возражений, то источник тока Q2/R5 не нужен и может быть исключен.

Ссылка

1. Stephen Woodward. Простой ШИМ-интерфейс позволяет программировать напряжение регулятора V_OUT < V_SENSE

Материалы по теме

1. Datasheet XLSEMI XL4016
2. Datasheet Microchip TN0104