《電子技術(shù)應(yīng)用》
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如何在DC-DC轉(zhuǎn)換器中增加裕量調(diào)節(jié)功能

2009-01-31
作者:美信公司

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??? 本應(yīng)用筆記介紹了通過連接4通道可調(diào)節(jié)電流型DAC DS4404 (或DS4404的2通道版本DS4402),在DC-DC轉(zhuǎn)換器中增加裕量調(diào)節(jié)的方案。

??? 從圖1所示電路可以看出在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中增加一個(gè)DS4404非常簡單。DS4404加在DC-DC轉(zhuǎn)換器的反饋結(jié)點(diǎn)(見虛線),用于調(diào)節(jié)DC-DC轉(zhuǎn)換器的VOUT。上電時(shí),DS4404輸出電流為0A (表現(xiàn)為高阻態(tài)),在通過I2C接口寫入數(shù)據(jù)之前,DS4404處于透明狀態(tài)。

圖1. DS4404在DC-DC轉(zhuǎn)換器反饋電路中的連接


圖1. DS4404在DC-DC轉(zhuǎn)換器反饋電路中的連接



??? 實(shí)例中進(jìn)行以下假設(shè)(與DS4404無關(guān)):

??? VIN = 3V至5.5V
??? VOUT = 1.8V (所要求的標(biāo)稱輸出電壓)
??? VFB = 0.6V (不要與DS4404的VREF混淆)

??? VFB值可在DC-DC轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)資料中得到,確認(rèn)該電壓在DS4404數(shù)據(jù)資料規(guī)定的OUTx電壓范圍內(nèi)(VOUT:SINK和VOUT:SOURCE)。最后,還要核實(shí)DC-DC轉(zhuǎn)換器的FB引腳的輸入阻抗,這一點(diǎn)也很重要,本例假設(shè)引腳輸入為高阻。

??? 假定利用DS4404為VOUT增加±20%的裕量調(diào)節(jié),由此可得:

??? VOUTMAX = 2.16V
??? VOUTNOM = 1.8V
??? VOUTMIN = 1.44V

??? 首先確定RTOP和RBOTTOM間的關(guān)系式,當(dāng)IDS4404 = 0A時(shí),得到輸出電壓VOUT的標(biāo)稱值VOUTNOM。



??? 對上式求解得出RTOP

公式1



??? 對于本例可得:



??? 把VOUT增大到VOUTMAX所需要的電流IDS4404可通過FB節(jié)點(diǎn)電流之和得出。

公式2


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??? 通過求解式1得出RBOTTOM,替代后可將上式簡化為:



??? 或由調(diào)節(jié)裕量的百分比表示:

公式3



??? 對于本例中的±20%裕量,上式中的margin = 0.2。

??? 當(dāng)然,在利用上述關(guān)系式計(jì)算RTOP和RBOTTOM之前,必須首先選擇滿量程電流IFS。

??? 根據(jù)DS4404數(shù)據(jù)資料,滿量程電流介于0.5mA和2.0mA之間(DS4404數(shù)據(jù)資料中定義為IOUT:SINK和IOUT:SOURCE,具體取決于吸電流或源出電流)時(shí)可確保精度和線性指標(biāo)。不幸的是,沒有可利用的等式來計(jì)算理想的滿量程電流,不同應(yīng)用將得到不同結(jié)果。影響滿量程電流選擇的因素有:調(diào)整級數(shù)、步長以及RTOP、RBOTTOM。同樣,當(dāng)用一個(gè)特定的寄存器設(shè)置相應(yīng)的裕量百分比要求時(shí),可能還有其它因素。任何情況下,選擇理想的滿量程電流都需要反復(fù)測試確定,進(jìn)而計(jì)算出RTOP、RBOTTOM、RFS和步長。一旦確定了滿量程電流,可以對其進(jìn)行調(diào)整或調(diào)整某些寄存器值,從而允許使用通用的電阻值。

??? 回到最初的例子,計(jì)算RTOP使IFS = IDS4404,從VOUTNOM到VOUTMAX提供了31級步長,從VOUTNOM到VOUTMIN同樣給出了31級步長,足以滿足本例要求。

??? 另外,我們也可以任意選擇一個(gè)IFS作為規(guī)定范圍的中心點(diǎn)(1.25mA),然后進(jìn)行計(jì)算。作為示范,我們將對范圍的端點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。

??? 對于:IFS = IDS4404 = 0.5mA。

??? 利用式3得出RTOP



??? 利用DS4404數(shù)據(jù)資料中的公式及VREF值,可以計(jì)算出RFS,具體請參考DS4404數(shù)據(jù)資料。



??? 最后,完全確定DS4404的輸出電流,為寄存器設(shè)置的函數(shù):



??? 注意:這里的寄存器設(shè)置不包括符號位,符號位通常用來選擇吸電流或源出電流。當(dāng)符號位 = 0時(shí),DS4404輸出為吸電流,使VOUT增大到VOUTMAX;當(dāng)符號位 = 1時(shí),DS4404輸出為源電流,使VOUT降低到VOUTMIN。

??? 同樣,當(dāng)IFS = IDS4404 = 2.0mA時(shí):



??? 比較RTOP和RBOTTOM兩種情況,可以看出:IFS = 0.5mA時(shí)阻抗更高,更具優(yōu)勢。

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